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滑坡地质灾害作用下 航油管道力学响应分析

图17 管道剪切应力云图

图18 管道总变形云图

图19 管道沿轴向位移分布情况

图20 管道沿轴向x方向和z方向位移

图21 沿管道轴向节点等效应力分布情况
由于滑坡土体的剪切作用,悬空段管道受到最大剪切应力为σshear(max)=70.82MPa,如图17所示。
如图18所示,管道最大位移产生在管道悬空段的中部,埋设于滑床中的管道位移为0,表明土体对管道实现了自然锚固,而在模型两侧各设置10m长的管道埋设于土壤中,可以实现嵌固段管道的作用,因此本文提出的假设“管道模型总长度为3倍滑坡体作用长度,近似模拟管道埋设于无限长的地下”是合理的。
将管道轴向各点位移导出,管道遭受滑坡后的变形形状为单峰性弯曲,管道上的最大位移位于管道中部,为∆umax=112mm,如图19所示,管道受滑坡下滑力作用,管道主要的破坏方式为梁式弯曲变形。
根据前面的分析可知,管道在滑坡初期受到管道后部滑坡体x正方向的推力,随着滑坡体的继续滑动,管道还受到z正方向(重力方向)的作用力,管道y方向(管道轴向)由于滑床的嵌固作用位移为0,因此导出管道沿轴向各点在x轴方向上和z方向上的位移结果,如图20所示,管道沿轴向x方向位移和z方向位移均满足梁式弯曲规律,管道沿轴向x方向最大位移为ux(max)=100.96mm,管道沿轴向z方向最大位移为uz(max)=44.98mm,acrtan()=24°,管道受滑坡作用后的变形形状与水平面的夹角为24°。
如图21所示,管道前沿等效应力分布情况近似山峰形,等效应力峰值出现在管道中部及管道两侧滑坡边界处;若考虑管道中部受拉为正,管道两侧滑坡边界处受压为负,管道前沿应力分布近似于马鞍形;管道中部最大应力为σeq(max)=237.86MPa,根据第四强度理论,管材