河流穿越施工的环境风险分析研究——油气管道大开挖及河流穿越

针对油气管道大开挖河流穿越施工影响周边环境问题,在分析大开挖河流穿越施工对空气环境、水环境、声环境、生态环境风险的基础上,以某条输气管道大开挖穿越河流部分为例,建立了环境风险影响评价指标,采用了一种改进的灰色关联分析法确定了大开挖河流穿越施工造成的环境风险影响因素权重,得出该类型施工对环境影响的主要风险因素,并提出了相应的降低环境影响的风险控制措施。     

基于SPH-FEM耦合法的含缺陷输气管道爆炸冲击响应研究

针对大口径埋地输气管道发生物理爆炸对并行含体积缺陷邻管的冲击行为，利用LS-DYNA和LS-PREPOST有限元软件建立基于光滑粒子流体动力学-有限单元法的管-土-炸药耦合模型，分析不同缺陷深度、不同缺陷表面积、不同缺陷位置和不同爆心距下邻管的动力响应；基于爆腔预估公式和峰值振速经验公式，验证了所建耦合模型的可靠性，并通过设计算例开展多工况分析。研究结果表明:迎爆面上的缺陷处为动力响应的热点区域，最大响应特征值（应力、位移与振速）位于缺陷中心处，随缺陷深度的增加或管间距的减小特征值增速由平缓到急剧；相比缺陷位置和表面尺寸对管道的扰动程度，缺陷深度和爆心距对管道的动力响应影响较大；在本研究的条件下，建议埋地并行输气管道的安全间距不应小于5.16 m，且腐蚀深度不大于管道壁厚的0.633 6倍。研究结果可为埋地输气管道极端灾害下的风险评估提供技术支撑，为并行管道可能的抗爆隔爆设计提供模拟数据支持。     

水平定向钻穿越施工的失效可能性研究

水平定向钻穿越施工是管道穿越工程的一种主要施工形式,在施工中由于地质条件、设备使用和穿越工艺选择等原因使其存在风险,因此有必要对其失效可能性进行研究。建立了包含“人、机、料、法、环”五方面的水平定向钻施工失效可能性指标评价体系,对于特征影响因素,如扩径比、管土摩擦系数等,运用回拖过程的力学分析得出其分布规律,用模糊化的方法将底层指标分值转化为先验概率,再代入贝叶斯网络进行概率推理,最终确定其失效可能性。以某管道工程采取水平定向钻穿越河流为例,得出其失效可能性等级为“较高”,最后提出了相应的控制措施。运用贝叶斯网络研究水平定向钻穿越施工的失效可能性具有重要的工程应用价值和现实意义。     

城镇燃气管道第三方施工损伤风险评价方法研究

针对第三方施工对城镇燃气管道的不利影响,提出一种半定量风险评价方法。首先,基于“人—机—环境—管理”系统确定失效因素,利用G2赋权法对因素赋权,并引入物元模型分析失效可能性;然后,建立喷射火焰、闪火和蒸气云爆炸的数学模型计算管道泄漏的伤害面积,确定失效后果等级;最后,根据API 581中的风险矩阵得出燃气管道第三方施工破坏风险等级。实例分析表明,该方法兼具定性评价与定量评价的优点,能更加准确有效地进行风险分析,确定风险等级。     

基于灰色关联分析的LNG接收终端人因事故辨识方法

陆岸LNG接收终端是LNG海上进口系统中的重要设施。针对我国LNG接收终端人因事故不断增多的现状，基于航空事故调查分析中的HFACS事故致因分析模型，将人因事故的影响因素归纳为个人因素、人际因素、环境因素、监督因素和组织因素五大类，结合灰色理论中的灰色关联分析，得到了LNG接收终端人因事故辨识方法。最后，运用该方法对某LNG接收终端人因事故进行辨识，通过灰关联度的计算，找出其最主要的不安全事件来自“个人因素”中的个人“安全意识不强”。此方法克服了小样本事故数据带来的弊端，对保障LNG接收终端的安全运行具有一定的指导意义。     

考虑非独立保护层影响的LOPA改进策略研究

针对LOPA在识别保护层方面的局限性,通过考虑非独立保护层的影响,将非独立保护层分为不满足有效性与不满足独立性2类进行分析,针对不同类型的非独立保护层分别应用引入削减系数以及与故障树分析（FTA）集成的方法对传统LOPA进行改进,并结合具体案例验证其适用性。研究结果表明:改进方法的计算结果较传统方法计算结果降低了1个数量级,避免了传统方法过于保守的评价结果;通过对传统方法的改进,克服了LOPA在识别保护层方面以及场景频率计算方面的局限性,有助于拓展其使用范围。     

采空塌陷区埋地输气管道的变形及受力分析

针对采空塌陷对输气管道的潜在威胁,采用管道－土壤相互作用（PSI）单元,结合三向土弹簧非线性模型,建立采空塌陷区埋地输气管道的有限元计算模型,分析了不同管径、壁厚和内压影响下管道的变形和受力规律,并确定最大变形和最大受力的位置。结果表明:适当增加壁厚和减少内压能有效提高管道的安全性;最大Von-Mises应力和最大竖向应变位置均在内边缘塌陷区且靠近中间塌陷区;最大轴向应力和最大轴向应变位置均位于中间塌陷区两侧。所得结果对埋地输气管道穿越采空区的安全防护具有一定参考价值。     

基于Bow-tie模型的城镇输油管道风险评价方法研

根据近年来不断发生的城镇输油管道泄漏爆炸事故,提出将Bow-tie模型引入到风险评价中,将Bow-tie模型和改进的层次分析法相结合得出各影响因素的权重并排序,对管道进行风险评价,便于提出合理的安全管理方案,减少事故的发生。通过计算得到第三方因素在管道失效影响因素中占主导,而在事故后果分析中安全后果和环境后果因素影响较大,基本符合事故实际状况,说明该方法对于城镇输油管道风险分析有一定的指导意义和实用价值。     

滑坡灾害下航油管道抗滑桩的阻滑性能分析∗

针对于土体等大位移问题所带来的模拟求解难题,分析滑坡灾害对横坡敷设的航油管道运行所带来的影响。利用SPH‐FEM耦合算法,采用不同的接触形式,建立管‐土及桩‐土相互作用全尺寸耦合模型,进行非线性分析,获取管‐土力学响应规律,并对抗滑桩阻滑性能加以分析,保证滑坡区管道本体的安全。结果表明,在文中工况下,当滑坡趋于稳定时,在滑土推力作用下,管道所产生的位移、应力最大值均出现在滑体区域内;但由于桩‐土间“土拱效应”,致其桩后滑土更易趋于稳定,同时管道也并未发生沿管轴扭转的现象;随抗滑桩数量的增多,其阻滑性能增强,但对于文中工况,设置2个抗滑桩且混凝土强度为C30的抗滑方案即可保证管道的安全运行。所得结论可为保证航油管道的安全运行提供理论支撑,并为滑坡下管道力学行为和抗滑桩阻滑性能研究提供一种可行的模拟方法。     

输气管道高后果区蒸气云爆炸超压预测方法探究*

为准确预测输气管道高后果区在发生蒸气云爆炸事故时的超压分布情况,对国内外运用较为广泛的蒸气云爆炸超压预测经验模型和数值模拟方法进行调研,并分别应用其对某输气管道全尺寸泄漏燃爆实验进行超压预测,结合实验数据和输气管道高后果区管理现状进行方法准确性和工程适用性分析。研究结果表明:基于等效TNT假设的Henrych模型、Mills模型和等效TNT当量数值模拟方法均不适合准确预测蒸气云爆炸超压,TNO多能法和混合气体数值模拟方法所预测的结果较为接近实验结果。TNO多能法使用简便且推广性强,但主观性较大,易高估或低估爆炸后果;混合气体数值模拟方法操作繁琐且推广性差,但分析结果精度较高。在对高后果区进行安全管控时,可结合TNO多能法与混合气体数值模拟方法同时对管道工况进行评估,确定TNO多能法的爆源强度等级,继而推广使用TNO多能法。该研究结果可在较大程度上保证评估的准确性并节约成本。