[發明專利]基于多物理場耦合的滑坡分析方法及滑坡治理方案優選方法

在審

• 申請號: 202110301780.3
• 申請日: 2021-03-22
• 公開（公告）號: CN112989664A
• 公開（公告）日: 2021-06-18
• 發明（設計）人: 萬廣榮;劉成虎;冷朝輝;王金榮;王濤;廖方建;張雷
• 申請（專利權）人: 中國航空油料集團有限公司
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06F30/25;G06F30/28;G06Q10/04;G06Q10/06;G06Q50/26;G06F113/08;G06F113/14;G06F119/14;G06F111/06;G06F111/10
• 代理公司: 北京中索知識產權代理有限公司 11640
• 代理人: 唐亭

本發明公開了一種基于多物理場耦合的滑坡分析方法及滑坡治理方案優選方法，所述滑坡分析方法包括以下步驟：采集滑坡研究區的基本參數，所述基本參數包括區域地質條件、巖土工程性質、管道敷設情況；將光滑粒子流體動力學法與傳統有限元網格耦合，形成SPH?FEM耦合算法；基于所述SPH?FEM耦合算法，結合所述基本參數，建立土?管?油多物理場完全耦合模型；根據所述土?管?油多物理場完全耦合模型，對所述滑坡研究區進行滑坡分析。本發明不受粒子隨意分布的影響，具有很強的自適應性，進而可實現大變形等相關難題的求解；通過建立的滑坡治理方案優選數學模型，能夠優選出最佳的滑坡治理方案。

技術領域

本發明涉及管道保護技術領域，特別涉及一種基于多物理場耦合的滑坡分析方法及滑坡治理方案優選方法。

背景技術

航油長距離輸送管道(以下簡稱“航油管道”)是航空業的生命線工程，對國防和航空油料物流業的現代化建設所具有的特殊性和突出作用是毋庸置疑的，其安全管理與油田、煉化企業、普通物流企業等相比有著很大區別。其一是由于航油管道運距長(從煉油廠到機場，幾十至幾百公里)，地域跨度大(多種地貌、地質單元，多個行政區劃)，管線沿途的社會環境復雜，自然環境多變；其二是由于航油屬于成品油，且具有易燃、易爆、易揮發、易積聚靜電等特點和航空器對其品質的高要求；其三是由于航油管道運輸通常是點對點的串聯接力式輸送方式，即航油管道系統只要其中某一個環節或是某一個點出現問題，則整個系統的安全運行都將受到影響。

在構成航油管道運行風險的各種因素中，環境與地質災害因素據絕對的主導地位。在環境與地質災害中，土質滑坡是一種我國分布最廣、發生頻率最高、成因屬性復雜的滑坡類型，這就使滑坡過程中土坡的災變過程更加多樣，因此，在穿越土質滑坡體及其災變影響帶內，管道完整性管理所面臨的潛在風險因素也將變得更加復雜。在石油天然氣管道建設過程中，為了安全，在設計中須按規范要求，避開不良工程地質地段。然而，在廣泛分布的山地丘陵地區，管道雖可采取繞避，但經濟上需付出相當大的代價。有時在無法避開的情況下，仍須穿跨越小的滑坡地段。邊坡受地質活動、氣候變化、人類活動等多種因素影響，常常出現失穩變形，發展成為滑坡。一些古滑坡也會在特性條件下復活。這些都使得管道所經邊坡地段的滑坡災害時有發生。同時，管道施工又不可避免地會對坡體穩定性產生影響，這都對輸油管道的輸送安全產生較大的威脅。

倘若發生事故，不僅會給管道運行企業造成巨大的經濟損失和給沿線人民群眾的生命財產造成極大損失，還將造成機場停航和給管線沿線生態環境、社會穩定、公共安全等方面帶來極大的負面影響，甚至因爆燃事故而造成社會災難。同樣，在一定程度上也將極大地影響著管道物流業的安全、健康、快速、可持續的發展。因此十分有必要開展航油管道對滑坡災變過程的力學響應分析及治理方法優選的系統研究。

發明內容

針對上述問題，本發明旨在提供一種基于多物理場耦合的滑坡分析方法及滑坡治理方案優選方法，能夠定量評估土質滑坡災害下管體的受力特征，從而初步識別影響管道完整性的主控因素，從而研究制定管道穿越土質滑坡段地質災害的治理方案，進一步優選治理方法，為管道滑坡風險管控提供科學工具。

本發明的技術方案如下：

一種基于多物理場耦合的滑坡分析方法及滑坡治理方案優選方法，包括以下步驟：

采集滑坡研究區的基本參數，所述基本參數包括區域地質條件、巖土工程性質、管道敷設情況；

將光滑粒子流體動力學法與傳統有限元網格耦合，形成SPH-FEM耦合算法；

基于所述SPH-FEM耦合算法，結合所述基本參數，建立土-管-油多物理場完全耦合模型；

根據所述土-管-油多物理場完全耦合模型，對所述滑坡研究區進行滑坡分析。