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中國處在太平洋地震斷裂帶上,屬地震頻發國家。在強烈的地震襲擊下,不僅會帶來人員的傷亡,也會帶來巨大的財產損失。
一、地震作用下埋地管道的破壞
有關地震后埋地管線性狀資料分析和一系列調查報告說明,沿管道縱軸作用的地震是這些構筑物破壞的主要原因之一。最重要的損壞首先發生在可見地震位移通過的那些地段,在土中約束很好的地下管道對地震位移非常敏感。
1、斷層作用破壞及相應的工程措施
地震作用下埋地管道在斷層處有三種可能的破換形式:拉裂、局部屈曲、梁式屈曲。
埋地管道在穿越正斷層或者β≤90°的交角穿越走滑斷層時,主要承受拉力,破壞形式為拉裂;埋地管道在穿越逆斷層或者β大于90°的交角穿越走滑斷層時,主要承受壓力,其可能的破壞形式包括局部屈曲、梁式屈曲。
根據《室外給水排水和燃氣熱力工程抗震設計規范》(GB 50032—2003)規定,確定地區抗震設防烈度等級和設計地震分組,針對以上破壞類型提出以下工程措施:(1)淺埋,減少約束,以利變形;(2)使管子軸線與斷層線的夾角在30°-80°之間,在此范圍內角度越大則管道越抗震(管子受拉);(3)提高管材延性,防管壁厚的突然變化,在斷層處的焊接質量要提高;
2、液化作用破壞及相應的工程措施
砂土液化同樣是地面大位移形式之一。1964年日本新瀉地震、1983年日本海中部地震,由于地基液化而導致很多地下管道遭到破壞。甘文水等指出,當地下管線周圍土體在地震中發生大面積液化時,液化土將對地下管線產生上浮力,嚴時使管線發生破壞。進一步的研究表明,管線受到液化的振動和上浮作用,致使地下管道受到破壞。
針對地震中沙土的液化,應分別計算分段管和連續管道在土壤液化作用浮力下的應力應變關系,當計算的液化引起的分段管接頭位移或連續管的應變大于允許值時,因采取相應的加固措施來保證管線的安全性。有如下具體措施: 1)采用混凝土輸水管可以減小浮力的影響,但管徑將變大,由于土壤液化也將使管道的橫向阻力增大;2)混凝土重量或砂石填充物可以為管道提供額外的抗浮力;3)靠淺埋在地下水位以上可以減小管道的浮力作用;
3、永久地面變形(PGD)破壞及相應的工程措施
永久地面變形(PGD)是由于液化引起的橫向擴散和滑坡引起的地面永久變形。按其方向又可分為縱向永久地面變形和橫向永久地面變形,當地面變形引起的管段應變或者接頭位移超過允許值侯要采取一定的加固措施,具體措施如下 :1)改善埋地土壤;2)減小管道直徑,以減少管道摩阻力,此時應校核水力計算結果;3)使用合適的管套(降摩擦、防腐蝕PE);4)管道周圍土強度的改善來減少橫向土運動;5)盡可能使管線位于液化土以下;
4、地震波作用破壞及相應的工程措施
前三者作用對于埋地管道的破壞是災難性的,管道的普什應盡量避開可能發生這樣地震效應的場地,而地震動的波動對管道的破壞是最普通的,地震波本身對于均值堅硬土層的埋地管道的破壞影響相對較小。但是影響所涉及的區域相當大,大多數地下管道的破壞是由于地震波動造成的。當場地土松軟或不均勻是,尤其是場地條件差異較大的交界處破壞將加重。
在地震行波的作用下,地面上不同的點將產生相對位移,場地的相對位移通過土體傳到埋地管道,從而使管道產生軸向變形和彎曲變形,由于管道質量較小,而周圍的土對管道的約束很強,故在地震波作用下管道的動力放大作用很小,埋設管線的應力主要由周圍土體的相對位移引起。
二、結論
綜合上述分析,地震作用下埋地管道應根據工程地質條件、形地貌特征,結合管道本身的力學材料特征及管徑,埋深等工程狀況,在規范的指導下,驗算相應的力學指標。在此基礎上判斷地震作用下埋地管道可能發生的破壞類型,并結合工程實際情況選擇經濟合理的加固措施,確保埋地管道在地震作用下的整體安全性與完整性
參考文獻
1、A.c.格赫曼,X.x.扎伊涅特季諾夫.管道的抗震設計施工與監護【M】.地震出版社,1992.
2、顧渭建.城市地下建筑非結構地震震害與對策【川】.特種結構,1996
3、《室外給水排水和燃氣熱力工程抗震設計規范》(GB 50032—2003)
4、王世生,張宏,崔孝秉.地震載荷作用下埋地管道強度的簡化計算