开采沉陷区埋地管道力学反应分析

开采沉陷引发地表变形，导致埋地管道大范围弯曲变形，对管道安全运行构成严重威胁。采用概率积分法预测沉陷区地表三维变形，考虑管-土间的轴向作用和管材非线性等因素，推导管道物理伸长和几何伸长的变形协调方程，迭代求解管道轴心应力和应变。通过实例分析了开采沉陷区埋地管道的应力-应变分布。结果表明，管道除了发生空间弯曲变形外，管-土间的摩擦力还导致管道产生轴向拉、压变形。解析方法计算结果与有限元方法吻合较好，适于以任意角度穿越沉陷区埋地管道的应力-应变计算。分析了开采参数、管道参数以及回填土性质等对管道的变形和应力影响，提出沉陷区埋地管道最大应力与应变的简化评定公式