埋地管道分析
埋地钢质管道的腐蚀类型及防护
埋地钢质管道的腐蚀类型及防护摘要：在油气地面工程中，管道是输送石油资源的主要设施，随着我国经济发展水平的提高，对能源的需求逐渐增加，对油气管道的高效利用产生了积极影响。
在实践中，为提高油气管道的技术应用效果，延长埋地管道的使用寿命，有必要了解管道发生腐蚀的相关原因，积极探索切实有效的防护方法，提高管道的安全性能，避免油气管道的潜在应用价值受到不利影响，使管道处于安全稳定的应用状态，以保持良好的油气供应，具有重大的社会经济效益。
本文对埋地钢质管道的腐蚀及防护类型进行调查分析，以供参考。
关键词：钢管；埋地；腐蚀和保护1前言埋地管道大多所处环境复杂，运输介质大多具有腐蚀性，因此会出现本体破裂、穿孔等情况，严重影响管道的使用性能和安全性，影响管道的运行寿命。
如果管道被腐蚀、穿孔，将导致运输介质泄漏，威胁人们的生命健康、财产安全和社会稳定，并造成巨大的经济损失，因此，埋地管线的腐蚀防护研究，具有重大的现实意义。
2管道腐蚀管道腐蚀是指管道金属与其接触的固体、液体或气体介质发生化学反应的过程，主要分为电化学腐蚀和化学腐蚀。
化学腐蚀是管道金属由于化学作用而发生的腐蚀。
例如，金属溶解在汽油和酒精等非电解质中，或在干燥空气中腐蚀。
化学腐蚀是金属与氧化剂之间的氧化还原反应。
电化学反应是指金属与电解液接触，产生电流效应，金属原子会失去电子而被氧化，在这个过程中会产生电流。
金属管道的缺陷会提高管道的渗透性，增加金属管道的腐蚀介质和碳化程度，使金属管道的腐蚀越来越严重。
金属管道的腐蚀和膨胀也会导致其不断开裂，腐蚀与管道缺陷的相互作用会进一步促进金属管道的腐蚀和破坏。
随着石油工业的发展，石油的管道输送受到了特别的重视。
管道埋于地下，受酸、碱、盐等腐蚀因素的影响，造成管道外防腐层损坏、老化、开裂，导致管道穿孔、泄漏，甚至起火、腐蚀、爆炸。
同时，也会导致环境污染和资源浪费。
有必要研究一种更有效的油气气埋地管道腐蚀防护优化方法，对保障油气管道的运行安全具有重要意义。
浅析天然气埋地压力管道风险评价方法
学术论坛 浅析天然气埋地压力管道风险评价方法罗文强（甘肃省特种设备检验检测研究院，甘肃 兰州 730050）摘要：为降低天然气埋地压力管道运行过程中存在的安全隐患，本文对天然气埋地压力管道风险评价方法开展系统性的梳理和研究，结合天然气埋地压力管道风险评价的意义，探究天然气埋地管道的失效因素、失效可能性,并进行失效分析，为管理人员有效维护提供参考。
关键词：天然气；压力管道；风险评价城市中的天然气管道与人们的日常生活有着紧密的联系，其运行的安全性和稳定性与群众的生命财产安全息息相关。
其中埋地段压力管道，存在较大的运行风险，导致管道失效的因素是多种多样的，所以开展风险评价方面的研究十分关键，有益于提出针对性的防范措施。
1 天然气埋地压力管道风险评价的意义天然气埋地压力管道，其重要特征便是易燃易爆，有些天然气因为气源问题甚至有腐蚀性，加之管道的运行安全与群众的生活有着密切的联系，一旦泄漏发生事故，后果不堪设想。
此外，管道是在地下敷设的，所以取样以及检测工作都有很大的难度，不能及时掌握运行状况。
通过研究风险评价方法，可以与各类相关事故因素进行对比、结合，将其当做基础，对事故的综合损失进行整理和评定，以便对管道的安全情况详细分析，提出最理想以及最优化的风险控制措施。
所以，针对天然气埋地压力管道开展评价风险研究，有着重要的意义[1]。
2 天然气埋地压力管道失效因素分析针对之前发生的天然气事故进行总结分析之后发现，对天然气埋地压力管道造成影响的因素极其复杂，多种多样。
在总结各项因素之后，将其概括成四种类型：（1）外力性破坏因素；（2）材料腐蚀因素；（3）管道输送超负荷因素；（4）材料以及产品设计因素。
此外，后期针对天然气埋地管道开展的安装工作和管理工作也有风险因素存在。
在相关统计中发现，失效事故中，第三方破坏是最大的影响因素，占据54%的比例。
所以，对于管道沿线周围的居民开展相应的科普教育要不断加大，以便使居民有良好的素养，能够保护天然气埋地管道；同时，使用单位的需加大巡检力度，避免管道沿线周围出现的野蛮施工造成管道泄漏。
埋地原油管道泄漏检测与定位技术分析
埋地原油管道泄漏检测与定位技术分析由于原油管道大多数都布设在地表以下，可能会出现人工布设不当的损坏以及在长时间的使用过程中会出现自然腐蚀或人为破坏等情况，容易导致管道内气体的泄漏，从而造成重大的财产损失，对社会安定造成严重影响。
所以加强管道的泄漏检测和定位研究，及时采取有效措施，减少原油泄漏对环境的污染，避免安全事故的发生，保证管道的正常工作具有十分重要意义。
标签：原油管道;泄漏检测;技术随着中国经济整体发展速度的加快，原油作为清洁能源在我国城市化的建设中需求量也将越来越大。
目前，管道泄漏所造成的环境污染及安全事故近年来时有发生，研究管道泄漏事故发生机理、规律及相关的快速探查与防治措施对于管道的安全运行具有十分重要的意义。
本文结合原油泄漏检测和定位方法的发展历程，阐述了不同试验条件下几种原油泄漏的检测方法及定位原理。
对检测方法的研究现状和发展趋势进行讨论，为浅埋地下管道漏气的检测定位应用提供一定的技术参考。
1.管道泄漏的原因1.1外力影响外力影响主要有三个方面：管道占压、第三方施工破坏和打孔盗油。
管道占压：输原油管体大部分埋藏在地下，当管道上方存在违章建筑物时，如果占压物和地基被损坏下沉，则不均匀的沉降对被占压的管道产生一定的作用力，导致管体的受损破裂;第三方施工破坏：在项目施工过程中造成的管道本体损坏，包括地质勘探钻破管体导致油品的泄漏，推土机、挖掘机损坏管道，钻穿管道管网与市政工程交叉处引起的管道变形等;打孔盗油：不法分子受利益驱使，非法在输油管道上方凿孔，私自安装支路管线将油品用罐车运走的违法行为。
这几个方面在一定程度上都对管体造成破坏，致使原油泄漏爆炸，不仅造成油品的损失和环境的污染，还会给生命财产造成极大的伤害和损失。
1.2管道腐蚀腐蚀是管道失效的主要形式。
管道腐蚀形成的因素包括差异充气、杂散电流、细菌、应力与疲劳、金属材料不均匀等。
管道的内外腐蚀、开裂、防腐层老化等因素都会造成原油的泄漏。
埋地金属管道腐蚀穿孔原因分析及防护技术
埋地金属管道腐蚀穿孔原因分析及防护技术【摘要】埋地金属管道在使用过程中容易受到腐蚀的影响，腐蚀会导致管道产生穿孔，进而影响使用效果甚至造成安全隐患。
本文首先分析了导致埋地金属管道腐蚀穿孔的原因，包括电化学腐蚀、微生物腐蚀和机械磨损等。
针对不同的腐蚀原因，提出了相应的防护技术，如阴极保护、材料选择和定期检测等措施。
结合实际案例介绍了这些防护技术的应用效果。
总结了埋地金属管道腐蚀穿孔原因的综合防护技术，强调了预防腐蚀穿孔的重要性，为保障管道安全使用提供了参考。
通过本文的阐述，读者可以更加全面地了解埋地金属管道腐蚀穿孔的原因及防护技术，从而提高管道的使用寿命和安全性。
【关键词】埋地金属管道, 腐蚀穿孔, 原因分析, 防护技术, 电化学腐蚀, 微生物腐蚀, 机械磨损, 综合防护技术1. 引言1.1 埋地金属管道腐蚀穿孔原因分析及防护技术埋地金属管道是工业和城市生活中常见的管道类型，主要用于输送液体或气体。
长时间暴露在土壤中的金属管道容易发生腐蚀穿孔，从而导致管道破裂、泄漏等安全问题。
本文将对埋地金属管道腐蚀穿孔的原因进行分析，并介绍相应的防护技术，以提高管道的安全性和使用寿命。
腐蚀是导致金属管道腐蚀穿孔的主要原因之一。
腐蚀是金属与周围介质发生氧化还原反应，导致金属表面逐渐被侵蚀。
电化学腐蚀是腐蚀的一种常见形式，它是由外界电流、介质中含有的氧化剂和金属表面的阳极、阴极反应共同作用引起的。
微生物腐蚀和机械磨损也是导致金属管道腐蚀穿孔的重要原因。
微生物在土壤中繁殖生长，产生的酸性物质会加速金属的腐蚀过程；而机械磨损则是由于土壤中的颗粒对金属管道表面产生摩擦，逐渐磨损金属表面，从而形成穿孔。
为了有效防止埋地金属管道腐蚀穿孔，必须采取相应的防护技术。
包括防腐涂层、阴极保护、使用耐蚀材料等多种手段，以减缓管道腐蚀的速度，延长管道的使用寿命。
通过综合运用这些防护技术，可以有效提高金属管道的抗腐蚀能力，确保管道的安全运行。
埋地管道受地面堆载作用的安全分析
机械 2018 年第 9 期 第 45 卷设计与研究·35·埋地管道受地面堆载作用的安全分析刘思铭 1，冼国栋 2，王艺环 3，秦国晋 3（1.西南石油大学 土木工程与建筑学院，四川 成都 610500； 2.中国石油天然气股份有限公司 西南管道分公司，四川 成都 610500；3.西南石油大学 机电工程学院，四川 成都 610500）摘要：针对地面堆载是否会使管道失效的问题，以 X80 埋地管道为研究对象，选用 von Mises 屈服准则作为管道的失效准则，通过简化建立管土相互作用的三维立体模型，将地面堆载视为均布荷载全部作用于管土模型上，选取不同的管道埋深、堆置物重度、堆置高度的参数来研究这三种因素对管道应力的影响，并运用仿真软件 ABAQUS 对模型进行有限元分析。
研究结果表明，地面堆载对埋地管道的影响不容忽略，堆载高度的变化对埋地管道影响小，堆载重度的变化对管道应力的影响更加显著。
在实际工程中，若不能避免要在埋地管道上大量堆放物品时，建议仅堆放像砂土、混凝土等重度较小的堆置物，保守建议存在可能出现堆载区域的埋地管道的埋深不应超过 3 m。
关键词：X80 埋地管道；von Mises 屈服准则；管道埋深；堆置物重度；堆置高度中图分类号：TE973文献标志码：Adoi：10.3969/j.issn.1006-0316.2018.09.006文章编号：1006－0316 (2018) 09－0035－06Safety Analysis of Buried Pipelines Subjected to Ground Loading LIU Siming1，XIAN Guodong2，WANG Yihuan3，QIN Guojin3( 1.School of Civil Engineering and Architecture, Southwest Petroleum University, Chengdu 610500, China; 2.PetroChina Co Ltd, Southwest Pipeline Company, Chengdu 610500, China; 3.School ofMechanical and Electrical Engineering, Southwest Petroleum University, Chengdu 610500, China )Abstract：In view of whether the ground stacking will cause the pipeline to fail, the X80 buried pipeline is takenas the research object, and the von Mises yield criterion is selected as the failure criterion of the pipeline. By simplifying the establishment of the three-dimensional model of the soil interaction, the ground surfacing is regarded as The uniform distribution loads all on the pipe soil model. The influences of these three factors on the pipeline stress are studied by selecting different parameters of pipeline depth, stacking weight and stacking height, and the model is finite element using the simulation software ABAQUS. The research results show that the impact of ground surcharge on buried pipeline can not be ignored, the variation of stacking height has little effect on buried pipeline, compared to the stacking height, the influence of the change in the stacking load on the pipeline stress is more significant. In actual engineering, if it is unavoidable to pile up a large number of items on the buried pipeline, it is recommended to pile only the piles with less gravity such as sand and concrete. The depth should not exceed 3 m. Key words：X80 buried pipeline；von Mises yield criterion；buried depth；stackingweight；stacking height ———————————————收稿日期：2018－07－02 基金项目：国家自然科学基金项目（50974105）；中国工程院重大咨询研究项目（2011-ZD-20）；高等学校博士学科点专项科研基金 （20105121110003） 作者简介：刘思铭（1993－），男，四川攀枝花人，硕士研究生，主要研究方向为管道结构分析。
埋地管规范
埋地管规范埋地管规范分为以下几个方面：1. 埋地管基础规范1.1 埋地管的选材应符合相关的标准和规范要求，确保材质的耐腐蚀性、耐压性和耐磨性等性能。
1.2 埋地管的敷设应符合设计要求，在敷设过程中保证管道的均匀沉降，避免管道产生过度变形，影响管道的正常工作。
1.3 埋地管道的连接应采用适当的连接方式，如焊接、螺纹连接等，并进行必要的防腐处理，确保连接的牢固性和密封性。
2. 埋地管安装规范2.1 在敷设埋地管之前，应对地下的管线和障碍物进行勘察和清理，确保埋地管的敷设路径畅通无阻。
2.2 埋地管敷设应在地面上进行标线，明确管道的走向和深度，并按照设计要求进行掏槽和土方开挖。
2.3 埋地管道的沟槽底部和侧壁应进行必要的整平和加固处理，确保管道的稳定性和安全性。
2.4 埋地管道的敷设应按照设计要求进行施工，并在敷设过程中加强现场监督和质量检验，确保管道的质量和安全。
3. 埋地管维护规范3.1 埋地管道应定期进行巡视和清洗，检查管道是否存在堵塞、破裂等问题，并及时进行修复和清理。
3.2 埋地管道的防腐层应定期检查和维修，防止腐蚀产生，确保管道的耐用性和可靠性。
3.3 埋地管道的周围环境应保持清洁和整洁，避免堆放杂物和外来物体对管道的破坏。
3.4 埋地管道的安全阀和放空阀等设备应保持畅通和正常工作，确保管道的安全运行。
4. 埋地管事故应急处理规范4.1 发生埋地管道事故时，应立即停止相关工作，并通知相关部门进行处置和处理。
4.2 发生埋地管道泄漏、破裂等事故时，应立即采取相应的应急措施，如封堵泄漏点、清除泄露物等，防止事故扩大和危害扩散。
4.3 发生埋地管道事故后的事故调查和分析应及时进行，总结事故原因，并采取相应的改进措施，提高埋地管道的安全性和可靠性。
以上是埋地管规范的一些基本内容，具体的规范要求还需要根据具体情况和相关标准进行制定和执行。
同时，在埋地管的设计、施工和维护过程中，还需要严格遵守相关法律法规和安全操作规程，确保管道的安全运行和环境保护。
埋地钢质管道风险评估说明
埋地钢质管道风险评估说明失效可能性评价：基本模型：城镇燃气管道和输送腐蚀性液体介质的工业管道失效可能性得分：S=100-(0.30S31+0.30S32+0.10S33+0.30S34)注：如果所评估的区段中存在以下情况，应将失效可能性得分S调整为100分1.管道组成件不满足设计要求；2.工作压力超过设计压力；3.实测最小壁厚低于管道所需要的最小壁厚；4.含有不能通过按照GB/T19624进行的安全评定的平面缺陷或体积型缺陷；5.安全保护装置和措施不满足设计要求。
失效后果评价：如果高压城市燃气管道的区段存在下列情况之一，则将失效后果得分C调整为150分。
1.未避开GB50028-2006所规定的不宜进入或通过的区域，并且与建筑物外墙的水平净距小于GB50028-2006的规定或不满足GB50028-2006对分段阀门的规定。
2.未避开GB50028-2006所规定的不应进入或通过的区域或设施，并且未采取安全保护措施。
风险值计算：R=S*C风险绝对等级划分；风险相对等级划分。
低风险绝对等级；中等风险绝对等级；较高风险绝对等级；高风险绝对等级低风险相对等级；中等风险相对等级；较高风险相对等级；高风险相对等级对于高风险绝对/相对等级应分析其风险的主要来源，并针对其风险来源提出相应的降低风险措施的建议。
风险再评估：当出现下列情况之一时，应对所评估的埋地钢质管道重新进行风险评估：1.采取降低风险措施；2.上次风险评估周期到期；3.管道进行重大修理改造；4.管道站场的设备进行重大修理改造；5.操作工况发生重大变化；6.管道所属业主的管理制度发生重大变化；7.沿线环境发生重大变化；8.下游用户发生重大变化。
斜坡地段埋地输气管道应力分析
㊀２０１８年㊀第２期Ｐｉｐｅｌｉｎｅ㊀Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ㊀ａｎｄ㊀Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ２０１８㊀Ｎｏ ２㊀收稿日期：２０１７－０９－１１斜坡地段埋地输气管道应力分析赵㊀潇１，李章青１，王海兰２，周春林３（１．中石油西南管道公司兰州输油气分公司，甘肃兰州㊀７３００６０；２．中石油西南管道公司南宁输油气分公司，广西南宁㊀５３００２２；３．中油管道检测技术有限责任公司，河北廊坊㊀０６５０００）㊀㊀摘要：长距离输气管道经过山区地段时，斜坡地段敷设输气管道应力集中现象较明显，安全隐患较大㊂鉴于坡长㊁坡度因素在山区管道设计中的重要性，针对斜坡段输气管道进行力学分析㊂基于ＡＢＡＱＵＳ软件建立了有限元数值模拟模型，重点分析了不同斜坡角度和不同斜坡坡长下管道内的极值应力变化，当斜坡角在２０ʎ ３０ʎ时管道所受应力值较高㊂分析结果对斜坡段埋地输气管道的设计㊁施工提供了相应依据㊂关键词：斜坡；输气管道；极值应力；力学分析；有限元中图分类号：ＴＥ８㊀㊀㊀文献标识码：Ａ㊀㊀㊀文章编号：１００４－９６１４（２０１８）０２－００１５－０４ＳｔｒｅｓｓＡｎａｌｙｓｉｓｏｎＢｕｒｉｅｄＧａｓＰｉｐｅｌｉｎｅｉｎＳｌｏｐｅＳｅｃｔｉｏｎＺＨＡＯＸｉａｏ１，ＬＩＺｈａｎｇ⁃ｑｉｎｇ１，ＷＡＮＧＨａｉ⁃ｌａｎ２，ＺＨＯＵＣｈｕｎ⁃ｌｉｎ３（１．ＬａｎｚｈｏｕＢｒａｎｃｈｏｆＯｉｌａｎｄＧａｓＴｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ，ＰｅｔｒｏＣｈｉｎａＳｏｕｔｈｗｅｓｔＰｉｐｅｌｉｎｅＣｏｍｐａｎｙ，Ｌａｎｚｈｏｕ７３００６０，Ｃｈｉｎａ；２．ＮａｎｎｉｎｇＢｒａｎｃｈｏｆＯｉｌａｎｄＧａｓＴｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ，ＰｅｔｒｏＣｈｉｎａＳｏｕｔｈｗｅｓｔＰｉｐｅｌｉｎｅＣｏｍｐａｎｙ，Ｎａｎｎｉｎｇ５３００２２，Ｃｈｉｎａ；３．ＣｈｉｎａＰｅｔｒｏｌｅｕｍＰｉｐｅｌｉｎｅＩｎｓｐｅｃｔｉｏｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｌａｎｇｆａｎｇ０６５０００，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｗｈｅｎｔｈｅｌｏｎｇｄｉｓｔａｎｃｅｇａｓｐｉｐｅｌｉｎｅｐａｓｓｅｓｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅｍｏｕｎｔａｉｎｏｕｓａｒｅａ，ｔｈｅｓｔｒｅｓｓｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｇａｓｐｉｐｅｌｉｎｅｉｎｔｈｅｓｌｏｐｅａｒｅａｉｓｏｂｖｉｏｕｓ，ａｎｄｔｈｅｓａｆｅｔｙｈａｚａｒｄｉｓｂｉｇ．Ｆｏｒｔｈｅｉｍｐｏｒｔａｎｃｅｏｆｓｌｏｐｅｌｅｎｇｔｈ，ｓｌｏｐｅｆａｃｔｏｒｉｎｔｈｅｍｏｕｎｔａｉｎｓｐｉｐｅｌｉｎｅｄｅｓｉｇｎ，ｉｔｉｓｎｅｃｅｓｓａｒｙｔｏｈａｖｅｍｅｃｈａｎｉｃａｌａｎａｌｙｓｉｓｆｏｒｓｌｏｐｉｎｇｐｉｐｅｌｉｎｅｓ．ＦｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｍｏｄｅｌｗａｓｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄｂｅａｓｅｄｏｎＡＢＡＱＵＳｓｏｆｔｗａｒｅ．Ｔｈｅｅｘｔｒｅｍｕｍｓｔｒｅｓｓｃｈａｎｇｅｓｕｎｄｅｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｓｌｏｐｅａｎｇｌｅｓａｎｄｄｉｆｆｅｒｅｎｔｓｌｏｐｅｌｅｎｇｔｈｗｅｒｅａｎａｌｙｚｅｄｅｍｐｈａｔｉｃａｌｌｙ，ａｎｄｔｈｅｐｉｐｅｌｉｎｅｓｕｆｆｅｒｅｄｈｉｇｈｓｔｒｅｓｓｗｈｅｎｔｈｅｓｌｏｐｅａｎｇｌｅｉｓａｔ２０ʎ ３０ʎ．Ｔｈｅａｎａｌｙｓｉｓｒｅｓｕｌｔｓｐｒｏｖｉｄｅｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇｂａｓｉｓｔｏｄｅｓｉｇｎ，ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｏｆｔｈｅｂｕｒｉｅｄｇａｓｐｉｐｅｌｉｎｅｉｎｓｌｏｐｅｓｅｃｔｉｏｎ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｓｌｏｐｅ；ｇａｓｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎｐｉｐｅｌｉｎｅ；ｅｘｔｒｅｍｅｓｔｒｅｓｓ；ｍｅｃｈａｎｉｃａｌａｎａｌｙｓｉｓ；ｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔ０㊀引言在山区地段铺设油气管道时，沿线的地形比较复杂㊁坡度起伏较大㊁地形地貌变化较大，尤其是一些容易产生滑坡的斜坡地段［１］㊂由于地形高低起伏频繁且落差较大，对于途经高陡边坡的输气管道，隧道穿越施工难度大，不宜采用隧道穿越或绕行的方式，一般采用沿坡埋地敷设的方式［２－６］㊂沿坡敷设的管道大多根据经验参数设计，使管道转向处或截面受力超过管材许用应力，很容易发生由于应力超限引起的管道失效㊂因此有必要对沿斜坡敷设的管道进行应力分析，得出不同斜坡地质工况下管道各处的应力值，确定应力集中的位置，为管道的设计㊁施工与运行提供安全依据㊂１㊀斜坡的理论分析一般来说，依据管道周边不同状况，铺设在地下的管道的受力情况有以下几个方面［７－８］：管道受到地面覆盖物的重力作用，会产生弯曲应力；管道中的内压所形成的应力；管道在铺设和施工以及运行过程中，由于环境温度的差异，导致热胀冷缩从而形成了一个轴向的膜应力；交变压力产生的交变应力；由于管道系统中挠性的改变而在二通㊁肘管等处产生的拘束应力；等效弯矩和等效拉应力的组合㊂在斜坡泥土作用下，管道受到的力有管道内压㊁高压气体的重力（或油品的重力）㊁管道自身的重力㊁管道上方土的压力㊁土对管道上下方的摩擦力以及管道下方土对管道的作用力㊂分析斜坡中管－土的应力情况，建立管－土模型，如图１所示㊂㊀㊀㊀㊀㊀１６㊀ＰｉｐｅｌｉｎｅＴｅｃｈｎｉｑｕｅａｎｄＥｑｕｉｐｍｅｎｔＭａｒ２０１８㊀图１㊀斜坡管道－土模型示意图本文对较常见的有一定斜坡的斜坡带进行分析，对其应力情况进行讨论㊂根据郎肯理论模型，处于任意深度的土的压力强度大小与深度成正比关系，沿挡土墙呈三角形分布任意深度处的土应力对埋地管道的侧压力为［４］σｚ＝ｚγｋ０（１）式中：σｚ为侧向压力，ＭＰａ；ｚ为计算点距离土面的距离，ｍ；γ为墙后的土体重度，ＭＰａ／ｍ；ｋ０为土的压力系数，黏土一般取０．５ ０．７㊂根据弹塑性力学相关知识，取微元ｄｘ进行管道力学分析㊂由管道边界条件，可以推导出管道由于斜坡引起的位移变化沿管道位置变化关系，推导过程如下：πτＤｄｘ＝ｄｐ（２）ｐ＝σｚＡ（３）σｚ＝ｄｕｄｘＥ（４）ｄ２ｕｄｘ２－πＤτＥＡ＝０（５）ｕ＝πＤτｘ２２ＥＡ＋Ｃ１ｘ＋Ｃ２（６）式中：τ为单位土壤摩擦力，ｋＮ／ｍ２；Ｄ为管道外径，ｍｍ；ｘ㊁ｄｘ分别为管道斜坡段位置㊁斜坡段位置微元段，ｍ；ｐ㊁ｄｐ分别为管道中的纵向力㊁微元段纵向力，Ｎ；Ａ为管道横截面积，ｍ２；ｕ㊁ｄｕ分别为管道截面的位移㊁微元位移，ｍ；Ｅ为管道弹性模量，ＭＰａ；Ｃ１和Ｃ２为由边界条件确定的常数㊂２㊀斜坡埋地输气管道仿真分析中缅油气管道沿线多次途径山区地段，在某些区域具有距离长㊁坡度大和穿越情况复杂等特点㊂对于斜坡段管道，在滑坡发生时，容易发生破坏的位置一般出现在滑坡体的两端，即管道的潜在危险区域也可能在滑动体的两端㊂根据中缅油气管道山区敷设的地质特点，本文对不同斜坡角β和不同斜坡长度Ｌ工况下的埋地输气管道进行仿真模拟研究㊂２．１㊀有限元模型的建立本文采用ＡＢＡＱＵＳ有限元软件建立有限元模型，对斜坡段埋地输气管道进行力学分析㊂土体是半无限空间体，计算时只能选取一定的范围，为了方便计算和边界条件的施加，选用沿管道轴线方向的１０ｍˑ５ｍ矩形截面的周围土壤和管道一起作为研究对象，水平段和斜坡段采用１０Ｄ的弯管连接㊂模型如图２所示㊂（ａ）土坡的几何模型（ｂ）管道的几何模型图２㊀斜坡埋地输气管道的有限元模型管材为Ｘ８０，屈服强度为５５５ＭＰａ，管道埋深２ｍ，管道具体力学参数见表１㊂表１㊀管道有限元模型几何及力学参数管径／ｍｍ壁厚／ｍｍ密度／（ｋｇ㊃ｍ－３）弹性模量／ＧＰａ线膨胀系数／（１０－５ｍｍ㊃（ｍｍ㊃ħ）－１）屈服强度／ＭＰａ泊松比输气压力／ＭＰａ１２１９１６．５８０１０２１５１．２５５５０．３１２㊀㊀根据斜坡段埋地输气管道的特点，对模型进行假设［９－１０］：未考虑管道焊缝因素；管道材料具有塑性本构关系，同时考虑几何非线性与材料非线性；不考虑风载荷㊁地震载荷等外在因素㊂除受管道运输内压外，还受到土体的压力与约束㊁管道自身重力载荷等㊂管－土接触属于刚体－柔体接触，其中管道外表面为刚性面，土体与管道接触面为柔性面㊂在约束方面，对所截取的管道两个端面施加对称约束，对土体底面施加完全固定约束，４个侧面施加对称约束㊂八节点等参单元的适应性较广，因此对地基和管道进行网格划分都是采用了八节点线性减缩积分三维应力单元（Ｃ３Ｄ８Ｒ）㊂２．２㊀仿真结果对斜坡长度为１０ｍ，不同斜坡角的山区埋地管道进㊀㊀㊀㊀㊀第２期赵潇等：斜坡地段埋地输气管道应力分析１７㊀㊀行分析㊂管道应力云图见图３㊂图３中数值单位为Ｐａ㊂（ａ）Ｌ＝１０ｍ，β＝１０ʎ（ｂ）Ｌ＝１０ｍ，β＝２０ʎ（ｃ）Ｌ＝１０ｍ，β＝３０ʎ（ｄ）Ｌ＝１０ｍ，β＝４０ʎ图３㊀Ｌ＝１０ｍ，不同斜坡角时管道的Ｍｉｓｅｓ应力分布云图当β＝２０ʎ时，管道的Ｍｉｓｅｓ应力峰值最大为４１２．２ＭＰａ㊂当Ｌ＝１０ｍ时，管道的Ｍｉｓｅｓ应力峰值，随着斜坡角的增大先增大后减小，其位置均在斜坡起点的管道顶端内壁㊂弯管区域是管道发生形变的较大部位，弯管的变形不可协调导致管道内部产生过大的弯曲应力㊂集中应力主要产生在斜坡上端弯管处及斜坡下端弯管处，由于载荷㊁结构形状的局部突变而引起局部应力集中的最高应力值，它是导致管道疲劳破坏的原因㊂Ｌ＝１５０ｍ，不同斜坡角时管道应力云图如图４所示㊂图４中数值单位为Ｐａ㊂（ａ）Ｌ＝１５０ｍ，β＝１０ʎ（ｂ）Ｌ＝１５０ｍ，β＝２０ʎ（ｃ）Ｌ＝１５０ｍ，β＝３０ʎ（ｄ）Ｌ＝１５０ｍ，β＝４０ʎ图４㊀Ｌ＝１５０ｍ，不同斜坡角时管道的Ｍｉｓｅｓ应力分布云图㊀㊀㊀㊀㊀１８㊀ＰｉｐｅｌｉｎｅＴｅｃｈｎｉｑｕｅａｎｄＥｑｕｉｐｍｅｎｔＭａｒ ２０１８㊀管道埋设在斜坡中，管道各段的Ｍｉｓｅｓ应力分布图是相似的㊂当β＝３０ʎ时，管道的Ｍｉｓｅｓ应力峰值最大为４４３．５ＭＰａ㊂随着斜坡角的增大，管道的Ｍｉｓｅｓ应力峰值先增大后减小，其位置均在斜坡起点的管道顶端内壁㊂由计算可知，管道斜坡底端的部分受到压应力，斜坡顶端的受到拉应力，与理论解释符合较好，其压应力数值稍大于拉应力的数值㊂通过上述多种工况下管道的应力分析可总结出斜坡埋地输气管道的一般应力特征：管道应力集中现象在斜坡低点处较明显；埋设在斜坡顶部附近的管道二次应力集中；各工况下弯管处应力较大㊂２．３㊀不同工况仿真对比分析本文设计了斜坡长度为１０㊁３０㊁６０㊁９０㊁１２０㊁１５０ｍ，斜坡角为１０ʎ（缓坡）㊁２０ʎ（斜坡）㊁３０ʎ（陡坡）㊁４０ʎ（急陡坡）㊁５０ʎ（险坡）㊁６０ʎ（险坡），不同埋地管道结构方式的模型，计算得到不同斜坡角㊁不同斜坡长度下管道的极值Ｍｉｓｅｓ应力数值，如图５㊁图６所示㊂由图５可以看出，当管道埋设在不同斜坡角斜坡山地中，管道的极值Ｍｉｓｅｓ应力随斜坡长度增加变化趋势是相似的，管道Ｍｉｓｅｓ应力峰值随着斜坡长度的增大而显著增大㊂在斜坡长度为１５０ｍ工况下，斜坡角为１０ʎ管道的极值Ｍｉｓｅｓ应力为４１８．３ＭＰａ，斜坡角为３０ʎ管道的Ｍｉｓｅｓ应力为４４３．５ＭＰａ㊂极值应力随斜坡长度变化曲线呈现非线性关系，主要原因是埋地管道受到土壤侧压力㊁土壤覆重㊁管道自重㊁管道与土壤之间摩擦力以及管道的内压等综合作用，使得其管道受力与斜坡长度呈非线性关系㊂图５㊀山地坡度较小工况时，管道极值应力随斜坡长度变化曲线图在山地坡度较大工况时，计算不同斜坡长度管道所受的极值Ｍｉｓｅｓ应力，对比了不同斜坡角的关系，如图６所示㊂斜坡长度为９０ｍ工况下，斜坡角为４０ʎ管道的极值Ｍｉｓｅｓ应力为４２７．９ＭＰａ，斜坡度为６０ʎ管道的极值Ｍｉｓｅｓ应力为４０９．４ＭＰａ㊂当斜坡度角较大（大于３５ʎ陡坡）时，随着坡度继续增大，管道的极值Ｍｉｓｅｓ应力会相应减小㊂在管道建设工程中，对于较大高程地形的管道敷设，可考虑阶梯式管道敷设方式，减小管道运行过程中的应力值，并能够以更大的斜坡角敷设以克服较大的高程差㊂图６㊀山地坡度较大工况时，管道极值应力随斜坡长度变化曲线图通过不同长度斜坡下山地管道模型有限元模拟，如图７所示，输气管道埋设在短斜坡（０ ６０ｍ）山地工况下，斜坡角２０ʎ时管道所受应力最大㊂管道埋设在长斜坡（９０ １５０ｍ）山地工况时，斜坡角为３０ʎ时管道所受应力最大㊂在斜坡长度一定情况下，管道极值应力随斜坡角的增大先增大，斜坡角在２０ʎ ３０ʎ间为极值应力较高区域范围，随着斜坡角的继续增大，极值应力逐渐减小㊂所以管道建设时应尽量避开埋设于斜坡角为２０ʎ ３０ʎ的斜坡，通过选取最优管道线路，最大限度地减少地质灾害带来的影响以及弯头和水工保护建设的数量㊂图７㊀不同斜坡长度下，管道极值应力随斜坡角变化曲线图３㊀结论山区地质灾害严重程度以及管道工程建设中所需热煨弯管的数量和截水墙㊁护坡㊁挡墙等水工保护的设置都与山地坡度紧密相关㊂基于斜坡角进行山区斜坡输气管道设计，对选线具有参考意义㊂山区斜坡埋地输气管道，应力更多地集中在斜坡上端弯管处及斜坡下端弯管处㊂在长期使用过程中，斜坡上㊁下端的敷设管道处在低周疲劳中，由于高应力的急剧变化，此处是极易发生失效的部位㊂当斜坡角为２０ʎ ３０ʎ时，管道在斜坡所受应力较（下转第２５页）㊀㊀㊀㊀㊀第２期李荣等：仪扬线泄漏监测系统检测原理及误报警分析２５㊀㊀扬子站，与误报警发生的时间基本吻合㊂５ 结论（１）仪扬线原油管道采用基于负压波法的泄漏监测系统，该系统具有响应速度快㊁能够连续监测㊁检测原理简单和定位精度高等优点㊂（２）由于仪征站仪扬线配输气动调节阀误动作㊁管输混油段到达扬子计量站㊁扬子计量站流量计偏流等原因，会引起仪扬线泄漏监测系统误报警㊂（３）针对误报警产生的原因，加强巡检，及时发现并处理如调节阀气源压力不足㊁流量计偏流等异常问题㊂注意观察站内ＳＣＡＤＡ控制系统中各项参数的趋势曲线，发现异常及时处理㊂站内开关阀门时，严格遵守 缓开缓关 原则，避免产生水击引起压力波动㊂站内操作时，提前告知其他输油站㊂（４）建议对目前的报警压力阈值进行重新设定㊂在保证不漏报的前提下，尽量减小泄漏监测系统的误报率㊂（５）目前采集得到的压力信号存在较大的噪声干扰，压力－时间趋势曲线波动较大，造成不同操作人员手动定位的结果差别较大，建议对软件的滤波部分进行优化㊂参考文献：［１］㊀王保群，林燕红，代以斌，等．我国原油管道现状与展望［Ｊ］．石油规划设计，２０１２，２３（４）：８－１１．［２］㊀雷超．输油管道泄漏检测系统的设计与优化［Ｊ］．天然气与石油，２０１０，２８（５）：１９－２１．［３］㊀孙参军．长距离输油管道泄漏检测技术的研究［Ｄ］．西安：西安石油大学，２０１４．［４］㊀郑贤斌，陈国明，朱红卫．油气长输管线泄漏检测与监测定位技术研究进展［Ｊ］．石油天然气学报，２００６，２８（３）：１５２－１５５．［５］㊀伍青，李保国，靳春义，等．管道泄漏实时监测系统的原理及其应用［Ｊ］．油气储运，２００３，２２（８）：３８－４４．［６］㊀康健，张继信，张来斌，等．基于耦合分析的管道泄漏诊断方法及应用［Ｊ］．油气储运，２０１６，３５（１）：２１－２７．［７］㊀任娇，李季，王东，等．基于负压波和音波的成品油管道泄漏定位综合分析［Ｊ］．当代化工，２０１４，４３（６）：１０６４－１０６６．［８］㊀夏海波，张来斌，王朝辉．国内外油气管道泄漏检测技术的发展现状［Ｊ］．油气储运，２００１，２０（１）：１－５．［９］㊀唐恂，张琳，苏欣，等．长输管道泄漏检测技术发展现状［Ｊ］．油气储运，２００７，２６（７）：１１－１４．［１０］㊀沈功田，李光海，景为科，等．埋地管道泄漏监测检测技术［Ｊ］．无损检测，２００６，２８（５）：２６１－２６５．［１１］㊀张捡．卡尔曼滤波在管道泄漏检测中的应用研究［Ｊ］．中国科技博览，２００９（３２）：２７１－２７２．［１２］㊀郭炳睿．基于负压波法的泄漏检测研究［Ｄ］．青岛：中国石油大学（华东），２００９．［１３］㊀潘霞．管道泄漏检测综合实验系统开发［Ｄ］．武汉：武汉理工大学，２００６．［１４］㊀张布悦，王桂增，刘吉东，等．输油管线泄漏检测和定位技术综述［Ｊ］．上海海运学院学报，２００１，２２（３）：１３－１６．［１５］㊀彭柯，王立坤，李健，等．基于ＳＣＡＤＡ系统的泄漏检测与定位［Ｊ］．化工自动化及仪表，２００４，３１（１）：５０－５２．［１６］㊀徐素红，崔玉婷，冯丽．基于ＧＰＲＳ的输油管道泄漏检测与定位系统的研究［Ｊ］．辽宁工业大学学报，２００８，２８（５）：２９３－２９５．［１７］㊀崔立元．关于吴起－延炼原油管道泄漏检测与定位系统的研究［Ｄ］．西安：西安石油大学，２０１４．［１８］㊀田远，刘靓，王璐．基于负压波的泄漏检测系统在日仪线的应用［Ｊ］．石油工业技术监督，２０１３，２９（９）：５１－５３．［１９］㊀马小林，王泽根，谢静文．负压波在管道泄漏检测与定位中的应用［Ｊ］．管道技术与设备，２０１３（３）：１７－１９．［２０］㊀孙洪，络建德．塘沽－燕山输油管道泄漏监测系统［Ｊ］．油气储运，２００７，２６（９）：４２－４５．［２１］㊀张宇．输油管道泄漏检测新方法与关键技术研究［Ｄ］．天津：天津大学，２００９．作者简介：李荣（１９６９ ），技师，主要从事输油生产工作㊂Ｅ⁃ｍａｉｌ：８５７８８７０４５＠ｑｑ．ｃｏｍ（上接第１８页）大，建议在斜坡上设计防滑的挡板或者抗滑桩，在地表松软或易滑坡的地段应打桩加固并用毛石砌筑，以免产生滑坡㊂参考文献：［１］㊀彭星煜，张鹏，孙德青，等．兰成渝成品油管道滑坡地质灾害失效概率预测模型［Ｊ］．管道技术与设备，２００９（３）：３－６．［２］㊀朱健，孙力浩．长输油气管道山区陡坡地段施工技术［Ｊ］．管道技术与设备，２００３（１）：３０－３２．［３］㊀王芝银，袁鸿鹄，王怡，等．管道穿越土质边坡斜竖井设计参数的确定方法［Ｊ］．中国石油大学学报：自然科学版，２０１０，３４（１）：１０５－１０８．［４］㊀杨育文，肖建华．土钉墙桩排组合支护基坑土压力和变形分析［Ｊ］．地下空间与工程学报，２０１１，７（４）：７１１－７１６．［５］㊀尹辉庆，杨明新．山区陡坡地段管道施工的几种方法［Ｊ］．石油工程建设，２００７，３３（５）：３７－３９．［６］㊀李朝，史航．山区地段长输管道线路设计要点［Ｊ］．油气储运，２００２，２１（１２）：２７－３０．［７］㊀朱秀星．地质灾害环境下埋地油气管线安全性研究［Ｄ］．东营：中国石油大学（华东），２００９．［８］㊀黄坤，吴世娟，卢泓方，等．沿坡敷设输气管道应力分析［Ｊ］．天然气与石油，２０１２，３２（４）：１－４．［９］㊀由小川，庄茁，张效羽，等．高压天然气管线在地质灾害下的失效分析［Ｊ］．天然气工业，１９９９，１９（４）：７７－８１．［１０］㊀李华，徐震，杨永和，等．滑坡作用下的埋地管道强度失效分析［Ｊ］．化工设备与管道，２０１２，４９（６）：５４－５７．作者简介：赵潇（１９９０ ），硕士，主要从事油气储运相关工作㊂Ｅ⁃ｍａｉｌ：ｚｈａｏｘｉａｏ１９９０＠ｆｏｘｍａｉｌ．ｃｏｍ。
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CAESAR IICAESAR II 埋地管道应力分析何耀良北京艾思弗计算机软件技术有限责任公司2010由于埋地管道在石油天然气长距离输送城镇热电联产z由于埋地管道在石油、天然气长距离输送、城镇热电联产——区域供热领域应用广泛，出于安全性考虑，对埋地管道系统的分析设计尤为重要。
概述z埋地管线实际上是管道和各种附属元件整体组合安装形成的复杂系统。
概述z设计人员对当地环境土壤特性和地质情况的了解程度、所使用的分析假设，实际上决定了计算结果是否接近真实情况。
地质情解有恰当考虑热外载荷z对地质情况不了解，没有恰当考虑热胀、外载荷、土壤特性可能导致严重的安全问题各种失效概述特殊之处z埋地管线与架空管线存在较大差异：架空管线使用支吊架支撑导致失效的原因主要为垮塌（ 架空管线使用支吊架支撑，导致失效的原因主要为垮塌（一次应力）及疲劳失效（柔性）；埋地管线则承受连续土壤摩擦约束作用，特别是长直管道存在自然锚固现象，其主要失效形式则是热态应力引发的轴向失稳及疲劳破坏（柔性）对热态应力而言z热态应力是衡量管道轴向抗失稳能力的依据，当热态应力超标时，可能产生两类失效：热拱轴向失稳如何分析？z为避免事故的发生，我们需要对导致埋地管道失效的各种因素进行分析。
主要分为：z1.土壤约束（土壤特性，转为土壤约束模型）z2.管道柔性（管道分区，完全约束和活动段）z3.计算方法（标准规范）土壤约束z主要体现在土壤摩擦力上；z土壤的摩擦力是固有特性，与土壤以及管道表面粗糙度有关；z通常人们将连续约束简化为点约束；土壤约束但是这个点约束并非线性的土壤约束z实际的土壤约束曲线为一段圆弧，这增大了模拟计算的难度，人们通常引入简化算法：土壤约束z使用简化模型——土壤约束线性化（部分线性化）土壤刚度z约束简化为线性的静摩擦力及滑动摩擦力；临界点为极限载荷土壤的弹性和塑性转化点z临界点为极限载荷（土壤的弹性和塑性转化点）；z极限载荷出现时所对应的土壤变形量称为屈服位移；z可以通过多种方法来确定极限载荷及其屈服位移，常见的是将按照轴向摩擦力、横向进行区分。
1. CAESAR Basic Soil Model1CAESAR Basic Soil Modelz基于Peng's Theoryz该方法相对比较简单.这种土壤模型同样认为埋地管道周围的土壤发管道围的壤发生弹性——塑性变形过程。
而转换的临界点为程而转换的临界点为最大土壤约束.约束分为分为轴向横z约束分为分为轴向、横向,认为竖向和横向一致。
双线性土壤约束土壤屈服位移与土壤刚度z当土壤处于弹性变形阶段时，通过土壤屈服位移及上面得到的极限载荷来求出土壤刚度。
z土壤屈服位移Yd=屈服位移系数×（H+D），其中屈服位移系数为用户定义的常数（H = 3D,建议默认值服位移系数为用户定义的常数为0.015）z于是所划分的单位长度管段所承受的轴向土壤约束刚度为：Kax=Fax/Yd横向极限载荷的计算[t (OCM D H F s tr ∗++=22)]2/45[tan()(5.0φρz Φ 为土壤的内摩擦角，参考值如下：9沙土——27-45°2635°9泥沙——26-359粘土——0°（如果给定Su ，那么tan 值替代为Su/250psf S /50p ）z OCM 为回填夯实系数（衡量土壤密实度),根据土壤颗粒大小及回填压实度，范围由1-8变化z 回填夯实度决定了管道挤压土壤所需要的力的大小z 同理，当得出力及位移后，横向刚度为：Ktr=Ftr/Yd 同理当得出力及位移后横向刚度为Basic Soil Model 土壤约束z z轴向土壤刚度单独考虑，主要是摩擦效果。
横向刚度和垂直刚度一致，主要是考虑埋深，夯实 效果，土壤摩擦角影响。
2010/11/6AECsoft土壤模型与密实度的关系z人们将各种不同的土壤（S0）进行归类，具有相似特性的土 壤指派到同一系列中（SC1——SC5），系列编号按照刚度 从大到小排列，这意味着SC1类土壤具有比SC2——SC5更 大的刚度。
通常SC5类土壤极不稳定且不适合于回填及做基 础层铺垫 具体见下表 础层铺垫。
具体见下表：AECsoft2010/11/6土壤模型与密实度的关系刚度类型 SC1 SC2 SC3 SC4 SC5 对应管段回填土壤材质 主要以直径1厘米以上碎石为主，沙土量少于 15%，颗粒土最大5% 粗粒状土壤为主，细沙粒少于12% 粗粒状土壤，细沙粒含量大于12% 细粒状土壤为主 含量大于12% 细粒状土壤为主，含量大于 含水分的细粒状土壤，非可塑性颗粒含量小于 30% 密实度 不需要进行夯 实处理 75-85%夯实 85-95%夯实 85 95%夯实 85-95% >95%夯实AECsoft2010/11/6土壤模型与密实度的关系 不同的夯实度，在土壤模型中以回填压实系数OCM 表征1-1.5 2-4 5 >5 无压实或完全松软回填 75-95%夯实度 大于95%夯实度 土壤异常坚硬（SC1类，见上表）zAECsoft2010/11/6其他土壤参数zf =摩擦系数，一般取值（国际）： 0.4 淤泥 0.5沙土 0 6大颗粒 0.6zP 土壤密度 可从土壤-岩土参数报告中获取 H 埋深 已知或假设zAECsoft2010/11/6其他土壤参数z zSu：含水抗剪强度，这个数值与摩擦系数相关 Mu=Su/600psf（磅每平方英尺）z不同的算法其Su值有所不同，可以通过下图查看。
常用算法：ASCE（较保 守 守）、 Proposed Equation等AECsoft2010/11/6CAESAR Basic Soil Model土壤摩擦系数土壤密度 壤 度 回填夯实系数OCM， 决定了管道在横向的 变形量管道埋深 土壤内摩擦角土壤抗剪强度屈服位移系数， 通常取埋深的 1.5%土壤模型的定义AECsoft2010/11/62 Amercian Lifelines Alliance 2.Amercianz除了CAESAR Basic Modal， American Lifelines Alliance 提 供了另一种计算最大土壤约束的 方法。
提供了沙土和黏土两个不同的模 具. 型工具 这种土壤模型同样认为埋地管道 周围的土壤发生弹性——塑性变 形过程。
而转换的临界点为最大 土壤约束， 约束分为轴向、横向、竖向。
zzzAECsoft2010/11/6轴向约束力和土壤弹性最大位移z轴向约束： T∆tu(1 + K 0 ) = πDαc + πDH γ tan δ 2−z= 最大轴向约束Tu对应的轴向极限位移¾ ¾ ¾ ¾= 密实沙土约3mm = 松散沙土约5mm = 刚性粘土约8mm = 软性粘土约10mm 10此值为估计值，应根据实际土壤情况确定AECsoft2010/11/6轴向约束力和土壤弹性最大位移其中，c为回填黏聚强度，通过试验或相关计算公式得到，其 值在18至140kpa之间变化，0表示砂土； α为附着系数，与c 值存在对应关系，可查ALA附表2得到，或留空由程序计算； γ为单位体积土壤的有效重量，一般以有效密度输入；K0为 静止压力系数，砂土一般取0.5；δ为管道与土壤接触面摩擦 角=f fΦ。
f为涂层系数，取值见下表； 为涂层系数 取值见下表 Φ为土壤内摩擦角。
为土壤内摩擦角AECsoft2010/11/6横向最大约束力和土壤弹性最大位移 横向约束：zPu = N ch cD D + N qh γ HDz∆p = 最大横向约束Pu对应的横向位移D = 0.04( ( H + ) ≤ 0.1Dto0.15D 2Nch N h及Nqh N h分别指的是黏土及砂土的土壤横向变形系数， 分别指的是黏土及砂土的土壤横向变形系数 可以参照ALA附录B.3查看其一般取值。
∆p表示最大横向 位移，按上述公式计算，但只能在0.1D 0 1D至0.15D 0 15D之间变动。
AECsoft2010/11/6横向最大约束力和土壤弹性最大位移c d N ch = a + bx + + ≤9 2 3 ( x + 1) ( x + 1)N qh = a + bx + cx 2 + dx3 + ex 4ALA附录B.2 Nch及Nqh的取值AECsoft2010/11/6向上最大约束力和土壤最大弹性形变z最大竖直约束力（向上）：Q u = N cv cD + N qv γ HDz z z∆qu = Qu对应的最大竖向位移（向上） =对于松质的沙土，0.01H到0.02H，且其值必须小于0.1D =对于粘质土壤，0.1H到0.2H，且其值必须小于0.2D同理，Ncv及Nqv为竖向变形系数，其中，Ncv对应黏土=2（H/D）≤10 Nqv对应砂土=(φH/44D) ≤NqAECsoft2010/11/6向下最大约束力和土壤弹性最大位移 最大竖直约束（向下）：D2 Q d = N c cD + N q γ HD + N γ γ 2z z zz∆qd =计算所需的位移 =砂土取0.1D =黏土取0.2DAECsoft2010/11/6土壤承载能力系数土壤承载能力系 数Nc、Nq、Nγ 可通过右图确定 ： 但实际上，所有 的系数均不需要 输入，软件将自 动根据已知条件 计算相应数值。
计算相应数值zzAECsoft2010/11/6Amercian Lifelines Alliance土壤模型 ALA土壤模型中，对土壤刚度造成影响的参数有：z土壤干燥密度/有效密度、管道直径D、埋深H（当埋深达到 一定程度时将不再作为控制参数）土壤静压系数 静 k0、土壤附 附 着系数α、土壤内摩擦角Φ、回填黏聚强度c、涂层系数f以及 各向极限位移控制系数。
相当Basic Soil Model 各方向土壤刚度模型分别计算更为精确 、细致。
zAECsoft2010/11/6抗剪强度的库仑定律z1773年库仑通过实验确定了无论是在粘土还是砂土条件下 ，土壤剪切面正应力与其抗剪切强度均满足线性关系，其 图线如下所示。
抗剪强度线与正应力（横轴）的夹角即为 土壤的内摩擦角。
τfϕσ2010/11/6AECsoft土壤的内摩擦角 土壤的内摩擦角在埋地管线中是一个重要的参数， 其数值与土壤的弹性极限强度、轴向、横向、竖向 极限载荷等参数均有密切关系，从而影响了土壤刚 度、弹性臂长、锚固段长度的计算，并间接影响埋 地管线热应力的计算。
内摩擦角是土壤的固有特性 ，应通过当地土壤力学试验得到。
zAECsoft2010/11/62 Amercian Lifelines Alliance 2.Amercianz砂土黏土使用ALA土壤模 型需要首先选择 土壤类型。