岩土力学 ›› 2021, Vol. 42 ›› Issue (3): 691-699.doi: 10.16285/j.rsm.2020.1143
叶智刚1, 2,王路君1, 3,朱斌1, 2, 3,黄家晟1, 2,徐文杰1, 2,陈云敏1, 2, 3
YE Zhi-gang1, 2, WANG Lu-jun1, 3, ZHU Bin1, 2, 3, HUANG Jia-sheng1, 2, XU Wen-jie1, 2, CHEN Yun-min1, 2, 3
摘要: 高温管道运输是海洋油气输送最常采用的方式之一,其中高温管道?地基相互作用机制是热屈曲可控设计的关键。管道温度变化不仅引起周围海床地基强烈的热水力耦合作用,还诱发孔隙水在温度梯度下发生迁移,表现出显著的热渗效应。基于OpenGeoSys有限元分析平台对高温管道与考虑热渗效应的饱和地基相互作用问题进行研究。基于质量方程和能量方程,推导了热渗效应影响因子理论表达式并提出了临界影响因子,界定了常见土?水参数下热渗系数临界值;通过OpenGeoSys分析平台二次开发嵌入热渗效应,建立了高温管道?饱和土相互作用模型,能够考虑管?土间的水热耦合作用和土体的热渗效应。通过与解析理论对比验证了所建模型的有效性,随后基于热渗影响因子和数值分析,探讨了热渗效应对管?土相互作用的影响程度,并详细分析了不同输油温度、不同初始埋深管道在运行期管周海床孔压和竖向位移的发展。结果表明:土体临界热渗系数为4.3×10?12 m2/(s·K),为实际工程中是否考虑热渗效应提供了评估依据;热渗效应对土体孔压峰值影响甚微但会引起显著的稳态负孔压,提出的热渗效应影响因子确定了该负孔压幅值与峰值的比例关系;管道运行中温度往往诱发土体弱化和负孔压对管道稳定产生不利影响,并随输油温度、3 D埋深内的增加而加强(D为管道直径),3 D以上埋深热渗效应的影响差异不显著。
中图分类号: TU411| [1] | 江文豪, 王浩, 廖光志, 陈滨华, . 时变降雨场景下双层非饱和土中水分一维瞬态渗流解析解[J]. 岩土力学, 2025, 46(9): 2721-2737. |
| [2] | 方薇, 吴润丰, 周春梅, . 基于包络壳模型的非饱和土朗肯被动土压力[J]. 岩土力学, 2025, 46(9): 2885-2893. |
| [3] | 张振光, 徐杰, 范家燊, . 不排水条件下非饱和土球孔扩张的塑性新解[J]. 岩土力学, 2025, 46(7): 1988-1996. |
| [4] | 杨景泉, 郑长杰, 丁选明, . 竖向入射P波激励下饱和土中管桩地震响应[J]. 岩土力学, 2025, 46(5): 1477-1488. |
| [5] | 尚召伟, 孔令伟, 鄢俊彪, 高志傲, 王斐, 黎澄生, . 非饱和花岗岩残积土的小应变剪切模量特性与其持水特征曲线确定方法[J]. 岩土力学, 2025, 46(4): 1131-1140. |
| [6] | 张振光, 徐杰, 李海祥, . 考虑中间主应力的非饱和土竖井主动土压力滑移线解答[J]. 岩土力学, 2025, 46(10): 3045-3053. |
| [7] | 叶云雪, 易博文, 刘小文, 吴珺华, 洪本根, . 脱湿路径下土体水分变化路径及体积变形对滤纸法测定土-水特征曲线的影响[J]. 岩土力学, 2024, 45(8): 2351-2361. |
| [8] | 柳鸿博, 戴国亮, 周凤玺, 龚志宇, 陈智伟, . 黏弹性非饱和土中劲性复合桩纵向动力响应分析[J]. 岩土力学, 2024, 45(5): 1365-1377. |
| [9] | 彭俊国, 黄宇豪. 非饱和边坡中锚托板锚固尺寸的新算法[J]. 岩土力学, 2024, 45(4): 1003-1013. |
| [10] | 张思奇, 裴华富, 谭道远, 朱鸿鹄, . 单、双孔隙结构非饱和黏土孔隙分布变化规律试验研究[J]. 岩土力学, 2024, 45(2): 353-363. |
| [11] | 陈可, 王琛, 梁发云, 汪中卫, . 考虑水力滞后与变形耦合的非饱和土持水曲线模型[J]. 岩土力学, 2024, 45(12): 3694-3704. |
| [12] | 黄超, 钱建固, . 水锤作用下饱和地基蓄排水隧道的动力响应[J]. 岩土力学, 2024, 45(12): 3802-3814. |
| [13] | 崔金虎, 王路君, 叶智刚, 燕秉法, 黄家晟, 朱斌, . 循环温度荷载下高温管道-软土地基相互作用模型试验研究[J]. 岩土力学, 2024, 45(11): 3286-3294. |
| [14] | 周凤玺, 孙烈璞, 柳鸿博, 曹小林, 梁玉旺, . 分数阶黏弹性饱和地基中大直径管桩竖向动力响应分析[J]. 岩土力学, 2024, 45(11): 3481-3490. |
| [15] | 张嘉伦, 马强, 蒋汇鹏, . P1波在饱和土和饱和冻土介质分界面上的 透反射问题研究[J]. 岩土力学, 2024, 45(10): 3139-3152. |
|
||