高温多年冻土区冻土地基预先融化技术研究现状及展望

在气候变暖背景下,多年冻土退化加剧,高温冻土将会在更大范围出现,保护冻土原则的适用性将受到经济、技术、环保合理性的挑战.在条件适宜高温冻土区,根据建筑结构和基础类型,采用预先融化技术(简称预融技术)处理冻土地基可在经济合理的前提下,保证工程的安全可靠性和长期稳定性.回顾了国内外冻土区预先融化技术的经验,总结和展望了预融技术在工程设计、施工及运行中的三个基本步骤,包括施工前多年冻土的融化、已融土的密实和固结,工程运行期间保持融化和防止冻胀措施的实施.预融技术主要利用蒸汽,热、冷水的对流换热和电流热效应,以及改变地表热状况来融化下伏多年冻土.保持融化的方法主要包括改变地表反射率和地基土的结构,融土保温以及利用主动和被动升温传热装置等(如热管技术).结合中国东北的一些预融技术运用实例,如漠河机场工程等,简要评述了预融技术的应用效果.

中俄原油管道沿线多年冻土环境及管道施工技术探讨

选取中俄原油管道沿线位于多年冻土区的漠河-乌尔其段为研究区域,分析了管道工程对多年冻土环境的影响以及冻土退化所带来的一系列生态环境问题,并研究了冻土环境变化对管道工程的影响.针对冻土区管道工程施工的相关问题,提出了不同施工迹地的施工方式及相对应的冻土环境保护措施:施工作业带的清理;取弃土的处理;施工便道、伴行道的修建及不同地段施工便道与伴行路路基最小高度的确定;施工营地、料场的设计及布设;管沟开挖时基坑暴露时间的计算,多年冻土区管道工程的施工等.中俄输油管道是我国首条通过多年冻土区的大口径原油管道,研究结果可为中俄输油管道及今后寒区工程建设过程中的环境保护提供科学依据.

中国-俄罗斯原油管道工程(漠河-大庆段)冻土工程地质考察与研究进展

在2005—2007年期间,先后3次对中国-俄罗斯原油管道漠河-大庆段沿线的冻土工程地质条件等进行科学考察,开展了冻土工程地质条件及其在气候变化和人类活动作用下的评价和预测研究.考察研究结果表明:管道沿线多年冻土在各类融区、季节冻土和水系等分隔作用下呈片状或岛状分布,沿线岛状、稀疏岛状及零星岛状占多年冻土区段的40%左右;管道沿线多年冻土随着气候的转暖和人类活动的影响不断退化.地形地貌单元、植被分布、地表水分条件的变化等局部因素对多年冻土的分布和地下冰的赋存产生重要的影响,管道沿线大约分布有50 km左右的沼泽湿地,其表层为腐殖质土及泥炭层,泥炭层下面分布着含土冰层或地下冰,是管道沿线最差的冻土工程地质地段;由于中俄原油管道沿线水系发育多,冻胀丘、冰椎和冰幔等不良冻土现象广泛分布.科学考察的成果为管道沿线冻土工程地质条件评价和预测、管道的稳定性影响分析以及后期的长期检测系统设置等研究奠定坚实的基础,进一步为即将开工的中俄原油管道漠河-大庆段工程的设计、施工提供科学依据.

中俄管道(漠河-乌尔其段)多年冻土环境工程地质区划和评价

在汇总大量勘察资料的基础上,充分考虑冻土区输油管道工程的特点,以及管道与冻土之间的相互作用和过程,重点阐述中俄输油管道沿线多年冻土环境工程地质条件,确定出中俄管道沿线冻土环境工程地质区划原则和指标。按不同类型多年冻土的区域分布规律及面积比率,并考虑地温、厚度及植被变化等特征,分成4个冻土工程地质区,即漠河—瓦拉干片状冻土区、瓦拉干—劲松大片融区的多年冻土区、劲松—加格达奇岛状多年冻土区和加格达奇—乌尔其零星多年冻土区。然后按多年冻土含冰(水)量类别,并兼顾土层冻胀、融沉分类级别,又在4个区内共划分出151个冻土类别地段,依次按区分级进行评价,最后将这151个地段归纳为4种类型的工程地质地段:良好、较好、不良、极差。

中俄输油管道(漠河-大庆段)主要冻土环境问题探析

中俄输油管道(漠河-大庆段)全长约965km,其中穿越不连续多年冻土区约441km.管道穿越中国东北大兴安岭山地丘陵和松嫩平原的北部.沿线地形复杂,冻土类型及分布情况复杂.该区是中国东北主要的寒温带森林、冻土湿地分布地区,冻土生态环境比较脆弱.管道建设将不可避免的影响到沿线植被、冻土、湿地、水资源和野生动植物等生态要素.分析了管道沿线多年冻土区主要的冻土环境特征,工程地质和环境风险问题,并提出了一些建议.由于冻土区管道在商业运行的初期和后期,发生各类泄漏事故的几率较高.因此,中俄输油管道还需准备应急预案和措施.

中俄原油管道沿线多年冻土环境评价方法探讨

中俄原油管道中国段北起漠河(连崟),向南沿大兴安岭东坡和松嫩平原北部最终到大庆林源,管道全长953 km,其中漠河-乌尔其段为多年冻土区,长度441 km.沿线多年冻土,森林,沼泽湿地等环境要素相互依存,彼此影响.由于管道是长距离线性构筑物,在施工过程中对冻土环境影响较大.考虑了管道工程的特殊性和沿线的冻土环境要素资料,提出利用地表稳定性指标来评价沿线的冻土环境.根据地表扰动程度,位移量,景观改变状况,及沿线的冻土类别,年平均地温等参数,将地表稳定性分成4个等级:地表稳定型、地表较稳定型、地表不稳定型和地表极不稳定型,分别对应冻土环境良好、一般、不良和较差地段.评估结果表明,此环境评价方法简明易懂,应用方便,评价结果客观,全面,精度较高.

中俄输油管道(漠河—乌尔其段)沿线冻土环境影响评价

中俄输油管道漠河—乌尔其段长约441km,南北向纵贯整个大兴安岭多年冻土区,该区处于欧亚大陆冻土区东南边缘,冻土总体厚度较薄、温度较高、稳定性较低,易受外界因素干扰。本文根据多年冻土的区域分布规律及分布的连续程度,并考虑地温、冻土厚度、植被变化等特征将管道沿线分成4个冻土亚区。在此基础上分析了多年冻土类别特征、多年冻土在地形地貌上的分布规律、冻土工程性质、地表植被、冷生现象等标识性指标之间的相互依存关系,提出了适应于中俄管道沿线多年冻土区的地表稳定型多年冻土环境评价方法。并利用此方法对沿线各个冻土亚区不同地表稳定型的冻土区段进行了统计分析。

中俄原油输运管道工程冻土区管壁厚度确定

拟建中俄原油管线由漠河进入中国,经过大兴安岭多年冻土区、嫩江平原深季节冻土区至大庆.原油输运过程中由于管道与周围土体之间发生的热交换,使得原有土层中的热交换机制被打破,冻土区常温原油管道工程基础将面临融沉和冻胀灾害的双重挑战.采用理论分析和数值模拟相结合的研究方法,计算校核了原油管道的应力状况和安全性,并对遭受冻胀变形作用的管道受力状况进行了有限元数值分析,提出了壁厚的设计参数和选取原则.对于采用X65钢级螺旋缝埋弧焊钢管和直缝埋弧焊钢管的中俄原油管道工程,当管道设计压力为10 MPa时,中俄原油管道设计壁厚应不小于14.2mm.为了使管道能适应冻胀率更大的情形,管道壁厚应适当加大.

多年冻土区长输管道工程冻害防治技术

在多年冻土区建设长输管道的主要技术难题就是如何解决由于多年冻土对管道造成的冻害问题,这也是困扰在多年冻土区建设长输管道工程技术人员的一大难题。本文详细介绍了国内外多年冻土区长输管道工程的工程概况和预防冻害的主要工程措施,并结合近年来的研究成果。