[发明专利]一种管道通过震动峰值为0.4g以上的走滑断层的设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种管道设计方法，具体地说，是涉及一种管道通过震动峰值为0.4g以上的走滑断层的设计方法。

背景技术

在天然气管道工程的勘察设计过程中，存在许多管道穿越高烈度地震断裂带的工程，在地震中，管道的破坏主要来自两个方面：一个方面是由于波动影响而产生的管道破坏，另一个方面是由于大变形产生的管道破坏，而管道通过断裂带的破坏是典型的大变形破坏实例。如何避免管道发生破坏，一直是工程设计人员研究的课题。

自我国颁布《规范》和《导则》以来，我国的管道抗震设计水平有所提高，但是许多新的研究成果还没有纳入规范，例如地震工程界新的研究表明，当断裂带发生突然的错动时，若地表土层具有一定的厚度，则地表破裂面的破裂角、破裂方向、位移量均与基岩不同。这个结果说明场地条件不但影响地震反应谱，而且影响地表破裂面及位移幅值，同样若对于不同的活动断层类型(例如正断层、走滑断层、逆断层等)，由于具有一定厚度土层的地面破裂面不同，管道的抗震设计方法也存在着巨大的差异。

此外，对于震动峰值为0.4g以上的高烈度区，目前唯一的方式是使用Newmark—Hall方法与有限元数值模拟分析方法对管道应变进行分析，然后提出可行性建议，但是其建议和分析的结果与实际测试情况误差较大，不仅无法给予行之有效的管道抗震设计方法，而且也容易造成成本浪费，并耗费了大量的人力和物力。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺点，本发明提供了一种管道通过震动峰值为0.4g以上的走滑断层的设计方法。本发明仅针对活动断层类型为走滑断层、且震动峰值为0.4g以上的管道进行有效地设计。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种管道通过震动峰值为0.4g以上的走滑断层的设计方法，包括以下步骤：

(1)选取走滑断层，并计算其地表位错量D；

(2)任意选取需要安装在该走滑断层中的管道，并测量和记录该管道的参数，该参数包括管径d、壁厚δ、弹性模量E以及管道允许的最大拉伸应变ε；

(3)根据走滑断层中的覆盖土层厚度H设计管道与断层的交角θ，其中H为0～100m；

(4)根据地表位错量D与交角θ，利用公式ΔX=Dcosθ计算出平行于管道轴向的断层位移ΔX，并利用公式ΔY=Dsinθ计算出管道法线方向上的断层位移ΔY；

(5)利用公式(2πdδE)2ϵnew3-4πdδEΔXfsϵnew-(ΔYfs)2=0]]>计算出由于断层错动而引起的管道拉伸应变ε_new，其中，f_s为管道单位长度摩擦力；

(6)利用公式[ε_t]F_new=2γε_new计算出修正后的由断层位错引起的管道最大拉伸应变[ε_t]F_new，其中，γ为修正系数，其值为1～6；

(7)比较[ε_t]F_new是否小于或等于ε，是，则确定设计的管道适合安装在该走滑断层中，否，则重复步骤(2)、(5)、(6)，直至[ε_t]F_new小于或等于ε。

具体地说，所述步骤(1)中，若走滑断层的土质为粉质黏土，则地表位错量D利用公式lnD=1.331M-0.03H-9.124计算得到，其中，M为该走滑断层在安装管道前所发生过的最大地震的里氏震级。