地質災害下油氣管道安全可靠性（簡體書）

石油天然氣管道運輸是我國五大運輸產業之一，對我國國民經濟起著非常重要的作用。我國油氣管道分佈大江南北，穿越地域廣闊、沿途地質環境條件變化多樣，橫臥西域沙漠、穿過山地沼澤、翻越黃土高原、橫貫中原和華東的人口密集和工業密集地區，管道在服役過程中不可避免的會受到各種地質災害的影響。因此，針對滑坡、水毀、黃土濕陷、崩塌、泥石流幾種典型地質災害對管道的影響進行研究。

目錄
1 管道地質災害研究概況 1
1.1 滑坡 1
1.1.1 管道滑坡分類及力學分析 2
1.1.2 監測與防治 4
1.1.3 油氣管道腐蝕 5
1.2 水毀 6
1.2.1 管道懸空 7
1.2.2 管道水毀 9
1.2.3 黃土濕陷 10
1.2.4 管道治理加固 12
1.3 崩塌 12
1.3.1 力學行為 13
1.3.2 可靠性 15
1.3.3 防治減災 16
1.4 泥石流 17
1.4.1 衝擊作用 17
1.4.2 數值模擬 18
參考文獻 19
2 滑坡 26
2.1 滑坡管道力學分析 26
2.1.1 滑坡 26
2.1.2 管道 28
2.1.3 管道作用力分析 33
2.1.4 管-土作用模型 37
2.2 橫向滑坡作用下管道數值計算模型 40
2.2.1 非缺陷管道 40
2.2.2 帶腐蝕管道 43
2.3 非缺陷管道承受滑坡作用長度分析 44
2.3.1 蘭成渝成品油管道X52橫穿滑坡 44
2.3.2 中貴天然氣管道X80橫穿滑坡 51
2.4 徑厚比和管材對管道承受滑坡長度影響 57
2.4.1 不同徑厚比與不同管材 57
2.4.2 不同徑厚比與相同管材 57
2.4.3 相同徑厚比與不同管材 59
2.5 帶腐蝕缺陷管道承受橫穿滑坡作用長度分析 59
2.5.1 輸油管道 59
2.5.2 輸氣管道 62
2.5.3 數值擬合 62
2.6 管道可靠性極限狀態方程 63
2.6.1 結構可靠性及功能函數 63
2.6.2 變量隨機性 64
2.6.3 非缺陷管承受橫穿滑坡作用長度公式 65
2.6.4 缺陷管道承受橫穿滑坡作用長度公式 66
2.6.5 管道安全評價極限狀態方程 67
2.6.6 橫穿滑坡作用下可靠度 68
參考文獻 69
3 水毀 71
3.1 懸空管道力學建模 71
3.1.1 黃土濕陷 71
3.1.2 水毀 72
3.2 非缺陷懸空管道有限元分析 73
3.2.1 數值計算模型 73
3.2.2 局部完全懸空管道 75
3.3 帶腐蝕缺陷懸空管道極限長度分析 80
3.3.1 數值計算模型 80
3.3.2 腐蝕坑位於懸空管道跨中 81
3.3.3 腐蝕坑位於懸空管道管端 108
3.4 黃土濕陷管道力學行為 121
3.4.1 管道模型 121
3.4.2 黃土濕陷作用 123
3.5 懸空管道可靠性極限狀態方程 128
3.5.1 非缺陷管道 129
3.5.2 腐蝕管道 132
3.6 懸空管道加固 137
3.6.1 管道水毀常用防治方法 137
3.6.2 碳纖維材料加固 138
3.6.3 兩類橋樑型加固 140
參考文獻 142
4 崩塌 144
4.1 管道力學分析 145
4.1.1 管道下方 145
4.1.2 管道上方 145
4.1.3 管道側方 146
4.2 正常工況下埋地管道應力分析 148
4.2.1 覆土應力 148
4.2.2 溫差應力、殘餘應力、振動應力 150
4.2.3 管內油氣作用 151
4.3 崩塌作用下埋地管道應力分析 153
4.3.1 管道內力 153
4.3.2 管道強度 155
4.4 准靜態模擬 157
4.4.1 數值計算模型 157
4.4.2 蘭成渝成品管道失效規律 158
4.4.3 失效數學模型 161
4.5 動態模擬 165
4.5.1 數值計算模型 165
4.5.2 響應分析 165
4.6 可靠性極限狀態方程 172
4.6.1 結構可靠性 172
4.6.2 隨機變量確定及其分佈形態 173
4.6.3 中貴天然氣管道不同埋深管段極限狀態方程 175
4.7 災害防治 175
4.7.1 概述 175
4.7.2 危岩加固 176
4.7.3 危岩清除 178
4.7.4 邊坡排水 179
4.8 管道加固措施 179
4.8.1 危岩監測預警 179
4.8.2 危岩攔截 180
4.8.3 管線繞避 184
4.9 柔性防護系統仿真模擬 184
4.9.1 材料選擇及數值計算模型 184
4.9.2 數值計算結果對比及分析 185
參考文獻 188
5 泥石流 189
5.1 管道力學分析 189
5.1.1 在內壓和側壓下屈曲 190
5.1.2 在漿體靜載作用下 190
5.1.3 在塊石衝擊下 191
5.2 對管道衝擊作用數值計算模型 192
5.2.1 模型參數 192
5.2.2 邊界條件 192
5.2.3 流體物理性質 192
5.3 衝擊寬度和衝擊角度對管道影響 193
5.3.1 裸露管道 193
5.3.2 埋地管道 194
5.4 流速和塊石粒徑對管道影響 195
5.4.1 裸露管道 195
5.4.2 埋地管道 200
5.5 管道埋深影響 208
5.6 管道安全可靠性 210
5.6.1 隨機變量確定 210
5.6.2 極限狀態方程 212
5.7 管道加固 212
5.7.1 隔離加固 213
5.7.2 支撐加固 213
5.7.3 土體加固 216
5.7.4 維護加固 218
5.7.5 其他方法 218
參考文獻 218
6 管道易損性 219
6.1 基於性能的地震工程概率決策方法與地震易損性分析 223
6.2 基於自然災害的管網易損性 226
6.2.1 曲線建立 226
6.2.2 管網的自然災害易損性 228
6.2.3 管網概率自然災害風險 229
6.2.4 管道受災力學行為 232
6.3 管道的概率需求分析方法 240
6.3.1 需求模型 241
6.3.2 需求分析過程 242
6.3.3 結構非線性地震反應 243
6.3.4 分析結果 245
6.4 管道的概率抗震能力分析法 246
6.4.1 管道抗震能力分析準備 247
6.4.2 能力模型 263
6.4.3 分析過程 264
6.4.4 分析結果 264
6.4.5 抗震能力與地震需求離散程度相對關係對易損性分析影響 266
6.5 地震易損性分析實際應用 268
6.5.1 基本情況 268
6.5.2 管道模型和地震動隨機性 268
6.5.3 需求分析 274
6.5.4 能力分析 279
6.5.5 易損性 281
參考文獻 285
7 管道耐久性 288
7.1 管道耐久性分析 289
7.1.1 耐久性 289
7.1.2 應力載荷-時間歷程 292
7.2 壽命預測方法 317
7.2.1 腐蝕缺陷壽命預測 317
7.2.2 疲勞開裂壽命預測 321
7.2.3 損傷度評估與經濟壽命預測 331
7.3 經濟壽命評估 332
7.3.1 影響因素 333
7.3.2 計算原理 336
7.3.3 經濟壽命計算 337
7.4 未確知模型理論與指標體系分析 341
7.4.1 未確知數學 341
7.4.2 管道耐久性評估中的不確定性 345
7.4.3 管道耐久性評估指標體系 345
7.5 未確知評估模型 350
7.5.1 基本思想 350
7.5.2 未確知測度評估模型 351
7.5.3 管道未確知評估模型 353
參考文獻 354