管道運(yùn)輸以高效低耗、安全可靠的優(yōu)勢(shì)，在國(guó)家建設(shè)中占據(jù)著重要的地位。隨著“西氣東輸”和“川氣東送\"等重大工程的實(shí)施和城市化的高速發(fā)展，管道運(yùn)輸?shù)膬?yōu)勢(shì)更為凸顯，因此被喻為“地下生命線工程”1]。相較于傳統(tǒng)金屬管道，聚乙烯（Polyethylene，PE）管道以其卓越的耐老化、低溫抗沖擊性、耐化學(xué)腐蝕性及可撓性等優(yōu)點(diǎn)而作為埋地管道的主要材料之一。發(fā)達(dá)國(guó)家用于輸送燃?xì)獾木垡蚁┕艿朗褂帽壤^(guò) 90% 且呈現(xiàn)持續(xù)增長(zhǎng)趨勢(shì)[2-4]。我國(guó)聚乙烯管道自1970年后開(kāi)始呈現(xiàn)出快速增長(zhǎng)趨勢(shì)，已成為中低壓燃?xì)夤艿馈⒊鞘休斔艿谰S修和改造的主要材料。截至2008年，PE材料在我國(guó)燃?xì)夤艿乐惺褂谜急纫殉^(guò) 40% 。

埋地聚乙烯管道的服役狀況受多方面因素影響，如埋地情況、管土相互作用、管內(nèi)工作壓力、地面沉降、地面堆棧及管道缺陷等，嚴(yán)重威脅燃?xì)夤艿赖陌踩褂肹5.6]。研究結(jié)果表明，地震引發(fā)的斷層錯(cuò)動(dòng)、滑坡、沙土液化導(dǎo)致的永久地面變形在局部區(qū)域引發(fā)的事故率約為地震波的20倍[7＼～1]。隨著城市化的持續(xù)推進(jìn)，地面上各種違章建、構(gòu)筑物不可避免地會(huì)對(duì)埋地管道造成占?jí)?。我?guó)聚乙烯材料主要用于中低壓燃?xì)夤艿?，在遭受占?jí)簳r(shí)，極易導(dǎo)致管道變形過(guò)大，引發(fā)燃?xì)庑孤?、管道破裂等事故[12-14]。此外，城市地下交通工程、地下水位下降等會(huì)導(dǎo)致管道局部區(qū)域產(chǎn)生空洞而引起地面沉降。地面沉降導(dǎo)致該區(qū)域管道喪失土壤支撐而引起管道變形過(guò)大，引發(fā)事故[7，15-18]。在社會(huì)層面，埋地燃?xì)夤艿朗浅鞘械靡园卜€(wěn)發(fā)展的基礎(chǔ)保障，與日常生活、工業(yè)生產(chǎn)密不可分。埋地燃?xì)夤艿莱Ｃ懿加谧≌?、工商業(yè)設(shè)施周?chē)胰細(xì)獾囊兹家妆匦猿Ｊ孤竦厝細(xì)夤艿朗鹿示哂邪l(fā)生突然、波及范圍廣等特點(diǎn)。在基礎(chǔ)研究和工程實(shí)踐層面，總結(jié)埋地PE管道的損傷形式，分析其影響因素，有助于更好地指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)管道安裝、運(yùn)行維護(hù)及提前預(yù)警，確保其安全、長(zhǎng)期、穩(wěn)定運(yùn)行。

基于以上分析，從地面沉降、占?jí)?堆棧作用、管道缺陷及地震誘發(fā)的滑坡和斷層運(yùn)動(dòng)典型因素對(duì)于埋地PE管道的影響出發(fā)，對(duì)國(guó)內(nèi)外的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述并探討了未來(lái)的研究方向。

1地面沉降對(duì)埋地PE管道損傷的影響

地面沉降/塌陷是指因地震、地底開(kāi)挖等自然或者人為因素而導(dǎo)致的管道基礎(chǔ)出現(xiàn)均勻或者不均勻下沉的狀況。管道周?chē)寥赖牟痪鶆虺两禃?huì)導(dǎo)致管道自身發(fā)生較大變形，同時(shí)管道在內(nèi)壓和外部土體沉降的協(xié)同作用下發(fā)生軸向拉伸或壓縮、彎曲或扭曲等變形特征。管道在沉陷土體的作用下，出現(xiàn)局部應(yīng)力集中。過(guò)高的局部應(yīng)力直接導(dǎo)致管道出現(xiàn)大尺度彎曲或者扭曲，直至管道破壞，給埋地管道的正常運(yùn)行帶來(lái)了極大的影響。KENNEDYRP等在分析斷層運(yùn)動(dòng)對(duì)大直徑淺埋管道性能影響后提出了一種考慮非彈性應(yīng)變的簡(jiǎn)化方法[19]。馮啟民和高惠瑛在結(jié)合沉陷區(qū)幾何大變形的基礎(chǔ)上，提出了多載荷協(xié)同作用的管道塑性極限狀態(tài)并構(gòu)建了埋地聚乙烯管道失效破壞判別準(zhǔn)則，同時(shí)采用三次曲線和彈性地基梁模型分別模擬沉降區(qū)和非沉降區(qū)的管道變形，討論了沉降參數(shù)、埋深等因素對(duì)不均勻沉陷下管道變形的影響[20，21]。 ∣0^′ ROURKEM等提出了一種基于離心機(jī)模型試驗(yàn)的埋地管道在永久地面變形下的相應(yīng)計(jì)算方法，并進(jìn)一步提出基于控制相似關(guān)系的模型管道物理特性確定方法[22]。TAFRESHISNM等采用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)和試驗(yàn)研究相結(jié)合的方法，系統(tǒng)分析了循環(huán)載荷作用下的埋地 HDPE（High Density Polyethy-lene，HDPE）管道在不同土地密度、覆土層厚度下管道變形與沉降深度的關(guān)系[23-25]。柳春光和馮曉波將土介質(zhì)簡(jiǎn)化為彈塑性彈簧作為埋地管線在非均勻沉降時(shí)的邊界條件，代替遠(yuǎn)離沉陷區(qū)直線段管線的變形，其認(rèn)為可以更加真實(shí)模擬埋地管道受到沉陷作用時(shí)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，計(jì)算結(jié)果與固定邊界模型計(jì)算的最大應(yīng)力幾乎相同[26]。陳志磊采用試驗(yàn)研究方法，分析了管道周?chē)馏w塌陷下，管道直徑和壁厚對(duì)其沉降和變形的影響。KOURETZISGP等在解決方案中引入材料非線性效應(yīng)，同時(shí)考慮管道伸長(zhǎng)對(duì)其響應(yīng)的影響，提出了一種適用于鋼、HDPE、混凝土和鑄鐵管道內(nèi)力和應(yīng)變計(jì)算的方法，并分析了地面沉降和隆起情況下的管線內(nèi)力和應(yīng)變情況，其認(rèn)為此種方法可以作為管道設(shè)計(jì)實(shí)踐中經(jīng)常使用的精細(xì)3D非線性數(shù)值分析的潛在替代方案[27]。趙忠忠利用彈性地基梁法對(duì)沉陷作用下的管道應(yīng)力和變形進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)管道的最大應(yīng)力位于沉陷區(qū)與非沉陷區(qū)交界面處，且沉陷區(qū)管道的最大應(yīng)力主要由管道內(nèi)壓產(chǎn)生的軸向應(yīng)力與沉陷作用產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力和軸向應(yīng)力共同組成，沉陷深度、沉陷區(qū)寬度、管徑大小、埋深是影響沉陷區(qū)管道變形的主要影響因素[28]。周敏等利用室內(nèi)全尺寸大型模型試驗(yàn)系統(tǒng)，以粗砂作為管道開(kāi)挖溝槽回填料，通過(guò)調(diào)整模型箱底板的下沉，模擬地層沉陷形成過(guò)程，得到了埋地HDPE雙壁波紋管道的受力變形特性及其上覆回填料土體的沉降分布規(guī)律[29]

文獻(xiàn)[14，30]對(duì)垂直于沉降方向聚乙烯管在地基沉降作用下的強(qiáng)度失效進(jìn)行數(shù)值模擬后發(fā)現(xiàn)，PE管的最大Mises應(yīng)力隨著沉降位移的增加而增加，危險(xiǎn)區(qū)域出現(xiàn)在過(guò)渡區(qū)與沉陷區(qū)或非沉陷區(qū)的銜接段。以管道屈服為失效判斷準(zhǔn)則，管道屈服的沉陷位移隨過(guò)渡區(qū)距離的增加而增大，故對(duì)于沉陷位移相同的PE管道，過(guò)渡區(qū)距離較長(zhǎng)的更安全。RAHIMIM等分析了加筋土層對(duì)地面隆起/沉陷的影響后發(fā)現(xiàn)，加筋土層可以有效提高埋地管道的抗隆起/沉陷能力，最高承受應(yīng)力比無(wú)加筋土層提高約1.10＼～1.25倍[31]。許利惟等基于管道受力特點(diǎn)，采用Vlasov彈性地基梁和簡(jiǎn)支梁模型分別模擬埋地段和懸空段管道，討論了塌陷區(qū)域尺寸、管道材料、管道尺寸、管道埋深等因素對(duì)塌陷作用下懸空管道的影響[32]。黃強(qiáng)兵等采用數(shù)值模擬和全尺寸模型試驗(yàn)相結(jié)合的方法研究了鋼絲網(wǎng)骨架塑料復(fù)合埋地管道在地裂縫沉降下的變形后發(fā)現(xiàn)，管道沉降位移與地層變形不協(xié)調(diào)，前者呈現(xiàn)明顯滯后性和衰減性特征[33]。李杰采用因素比較法，通過(guò)差量法公式對(duì)各影響因素進(jìn)行定量分析，得出地面沉降影響因素的重要程度依次為：原狀土壤類(lèi)別影響 gt; 回填土影響 ≈ 管段影響 ≈ 路基路面影響 ≈ 季節(jié)影響gt;溝槽深度影響[34]。殷鷹等通過(guò)擬合改良的Sherwood本構(gòu)模型方程分析不同沉降階段和不同坡度下的PE管道力學(xué)響應(yīng)后發(fā)現(xiàn)，土體沉降錯(cuò)位量、土體沉降深度直接影響管道的應(yīng)力應(yīng)變和橢圓度[35]。WUY等利用有限元方法分析了管道不同位置的應(yīng)力變化規(guī)律，確定了地面沉降下管道的危險(xiǎn)點(diǎn)[36.37]?；趹?yīng)力失效準(zhǔn)則，分析了埋地管道在不同參數(shù)（過(guò)渡長(zhǎng)度、地面沉降率及管道應(yīng)變率）下極限承載力（地面沉降下管道的最大垂直位移），并且通過(guò)非線性回歸分析得到埋地管道最大應(yīng)力與影響因素之間的函數(shù)。在后續(xù)研究中，采用地面沉降位移作為極限承載指標(biāo)，討論了王壤重力、缺陷幾何形狀、操作壓力、變徑段長(zhǎng)度等參數(shù)的影響，建立了地面沉降位移和其他參數(shù)之間的函數(shù)模型。

2 占?jí)簩?duì)埋地PE管道損傷的影響

2.1 靜載占?jí)簩?duì)埋地PE管道損傷影響

占?jí)鹤饔孟侣竦毓艿罆?huì)受到豎向載荷致使管道發(fā)生變形失效。TRICKEYSA和MOOREID采用有限元法研究了地面循環(huán)載荷下埋地管道力學(xué)相應(yīng)行為，并根據(jù)研究結(jié)果提出前期Poulos有限元分析結(jié)果應(yīng)用于深埋管道評(píng)估偏保守的結(jié)論[38]。帥健等基于建立的地基-管道三維有限元模型，分析占?jí)狠d荷作用下管道的應(yīng)力與變形后發(fā)現(xiàn)，管道變形隨上覆土體硬度降低而增大，管道橫截面橢圓化變形率與占?jí)狠d荷呈近似線性變化規(guī)律[39]。COREYR等通過(guò)實(shí)驗(yàn)對(duì)比研究了有無(wú)土工材料保護(hù)、承受靜載荷的鋼筋強(qiáng)化HDPE管的變形情況，結(jié)果表明，可通過(guò)增加土工格柵減小管道豎向變形[40]。AHMEDMR等采用觸覺(jué)傳感技術(shù)測(cè)量了剛性管道接觸壓力分布規(guī)律，同時(shí)使用多尺度有限離散單元法模擬了埋地結(jié)構(gòu)上的壓力分布、土壤與土工格柵的相互作用4]。FRANCOYB等采用自制實(shí)驗(yàn)裝置討論了管道直徑、土壤密度和覆蓋率、地面占?jí)簩?duì)小直徑埋地管道在軸向和橫向土壤載荷作用下的影響[42]。鄭津洋等的研究結(jié)果表明，占?jí)合侣竦鼐垡蚁┕茇Q直方向最大偏移發(fā)生在軸向橫截對(duì)稱(chēng)面上；管道屈服時(shí)，占?jí)狠d荷隨著占?jí)簠?shù)的增大呈現(xiàn)指數(shù)下降趨勢(shì)[43]。陳劍健采用經(jīng)典Boussinesq解積分計(jì)算地面占?jí)憾演d作用下埋地長(zhǎng)輸管線受到的土體附加應(yīng)力，綜合考慮管線運(yùn)行內(nèi)壓，最終計(jì)算出地面占?jí)憾演d作用下埋地管線的力學(xué)特性和變形情況[44]。劉朝峰等應(yīng)用數(shù)學(xué)分析方法，分析了燃?xì)夤艿勒級(jí)河绊懸蜃雍驮u(píng)價(jià)指標(biāo)，確定了影響因子的評(píng)價(jià)權(quán)重[45]。

2.2 動(dòng)載占?jí)簩?duì)埋地PE管道損傷影響

TAFRESHISNM等基于實(shí)驗(yàn)研究和分析，探討了動(dòng)載占?jí)呵闆r下埋地深度、王壤相對(duì)密度及應(yīng)力強(qiáng)度等因素對(duì)埋地PE管道的應(yīng)力應(yīng)變和地面沉降的影響。研究表明管道應(yīng)力和應(yīng)變?cè)诔跏驾d荷循環(huán)時(shí)，數(shù)值急劇增加，然后隨著循環(huán)次數(shù)增加數(shù)值明顯下降，并且得出第一次施加的動(dòng)載荷是管道變形的主要因素[46-49]。何晨曦等對(duì)于承受循環(huán)載荷作用下，格柵加筋防護(hù)對(duì)埋地管道力學(xué)行為的影響進(jìn)行了詳細(xì)研究。研究結(jié)果表明高水平循環(huán)載荷比同水平靜載會(huì)造成更大的土層沉降，多層格柵加筋防護(hù)可以顯著減緩?fù)翆映两岛凸艿雷罱K變形，降低管周土壓力，為類(lèi)似于承受復(fù)雜循環(huán)載荷環(huán)境下的埋地管道設(shè)計(jì)和防護(hù)提供基礎(chǔ)理論支撐[50-53]。ELSHESHENYA等采用實(shí)驗(yàn)室大規(guī)模全機(jī)械化研究手段，分析了循環(huán)載荷作用下HDPE管在有無(wú)土工合成材料格柵加筋防護(hù)土壤中的力學(xué)行為。研究表明隨著循環(huán)次數(shù)增加，管道和地基的變形率、管道和加筋層的應(yīng)變呈現(xiàn)出先迅速增加后明顯降低趨勢(shì)，增加埋深有助于降低地基和管道的變形、管頂壓力，直到達(dá)到管埋深的最佳值[54.55]。梁莉等分析了路面行車(chē)載荷對(duì)PE埋地管道變形和應(yīng)力的影響，得到了管道縱向方向任意橫截面處，管道頂部豎向位移以及Mises應(yīng)力最大的結(jié)論[56]。何齊書(shū)等基于車(chē)輪壓力擴(kuò)散模型，提出一種簡(jiǎn)化計(jì)算模型，并得到不同等級(jí)公路所對(duì)應(yīng)的管線埋深和對(duì)應(yīng)壓力數(shù)值[57]。

3管道缺陷對(duì)PE埋地管道損傷的影響

管道缺陷主要包括管道表面遭到破壞而導(dǎo)致管道表面出現(xiàn)的凹坑和表面溝槽，焊接接頭穿孔、裂紋、夾雜及氣孔等。LUX和BROWNN研究了PE管道韌性和脆性破壞隨應(yīng)力、切口深度及溫度的變化規(guī)律后發(fā)現(xiàn)，韌性破壞模式取決于孔帶應(yīng)力，每個(gè)服役溫度對(duì)應(yīng)單一臨界應(yīng)力強(qiáng)度，超過(guò)此強(qiáng)度會(huì)發(fā)生延性破壞。不同聚乙烯管道主要區(qū)別在于：共同的溫度和應(yīng)力強(qiáng)度產(chǎn)生脆性行為所需最小時(shí)間相關(guān)聯(lián)度不同[58.59]。王立君等研究表明，聚乙烯燃?xì)夤艿罒崛酆缚p慢速裂紋擴(kuò)展過(guò)程中δ-t關(guān)系均為同樣的階梯上升形態(tài)[60]。BROWNN通過(guò)測(cè)定慢速裂紋擴(kuò)展時(shí)的電阻、裂紋起源應(yīng)力強(qiáng)度及服役溫度，構(gòu)建了用于計(jì)算聚乙烯管道緩慢裂紋擴(kuò)展破壞時(shí)間的公式，可以發(fā)現(xiàn)最小尺寸為 0.14mm 的燃?xì)夤艿乐械墓逃须S機(jī)缺陷[6]。HAMOUDAHBH等開(kāi)展不同服役溫度下中密度聚乙烯管道的雙邊裂紋開(kāi)裂試驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)，蠕變固體的斷裂力學(xué) C^* 與失效時(shí)間相關(guān)性非常高[62]。舒安慶等基于有限元分析方法，模擬了含缺陷管道的破壞過(guò)程，與試驗(yàn)結(jié)果吻合度很高[63]。HUTARP等提出了一個(gè)利用線彈性斷裂力學(xué)快速計(jì)算受內(nèi)壓和外壓作用下PE管壽命的方法[64]。朱志彬等采用Ansys軟件模擬了含球孔缺陷的PE管道熱熔接頭的力學(xué)性能。結(jié)果表明：管道最大應(yīng)力隨球孔尺寸增大而增大[65]。GUIDARAMA等基于試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析了含缺陷的HDPE管道的完整性。研究表明：預(yù)制缺陷管道的裂紋萌生載荷與含缺陷管道的裂紋萌生存在差距。當(dāng)缺陷超過(guò)壁厚的一半時(shí)，差距會(huì)進(jìn)一步增加，并且這些壓力隨缺陷深度呈拋物線狀下降[]。閡文采用拉伸試驗(yàn)方法來(lái)判定PE管道熱熔接頭性能后發(fā)現(xiàn)，焊接壓力和加熱溫度對(duì)熱熔接頭性能影響較大，而壓焊冷卻時(shí)間、切換時(shí)間以及加熱時(shí)間對(duì)熱熔接頭性能影響很小[67]。曹鵬等建立了埋地含缺陷聚乙烯管道模型，分別考慮管道缺陷深度、地面載荷及管道內(nèi)壓變化對(duì)管道應(yīng)力和變形的影響。研究表明：埋地管道內(nèi)壓及缺陷深度的增加均使最大應(yīng)力增大，但地面占?jí)旱脑龃笫构艿雷畲髴?yīng)力先減小后增大[8]。SAHLABADIM 等基于雙參數(shù)J-Q理論，對(duì)現(xiàn)有的基于純 FEM進(jìn)行力學(xué)行為分析的方法進(jìn)行了改良，同時(shí)建立了新的計(jì)算模型研究了HDPE管道中心裂紋試樣拉伸載荷下的力學(xué)行為。研究表明：對(duì)于所有已經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)試的試樣，Q應(yīng)力值都為較高的壓應(yīng)力，意味著裂紋尖端具有更高的靜水壓力，而使得材料具有更強(qiáng)的抗斷裂能力。在后續(xù)的有限元分析中也發(fā)現(xiàn)，試樣越厚，斷裂敏感性越高[69.70]。陳星宇等對(duì)含熱熔孔洞缺陷的PE管道進(jìn)行壽命預(yù)測(cè)后發(fā)現(xiàn)管道最大應(yīng)力隨管道內(nèi)壓的增大而增大，壽命隨著管道內(nèi)壓和缺陷體積的增大而減少，含缺陷管道壽命和內(nèi)壓關(guān)系可使用雙對(duì)數(shù)函數(shù)來(lái)進(jìn)行描述[1。陳國(guó)華等研究了溫度和占?jí)簠f(xié)同作用對(duì)含缺陷PE埋地管道的影響后發(fā)現(xiàn)管道埋深和土體彈性模量的影響明顯大于管土摩擦因數(shù)和占?jí)何恢闷凭嚯x[72]。KHADEMI-ZAHEDIR等采用有限元方法分析了4種補(bǔ)焊形狀（圓形、矩形、半圓形、馬鞍形）對(duì)于埋地管道在過(guò)載、溫度變化、土壤重力以及管土交互作用下的應(yīng)力分布規(guī)律。研究表明：半圓形和馬鞍形補(bǔ)焊形狀可有效降低管道中的最大Mises應(yīng)力，但是在補(bǔ)焊區(qū)域中，采用馬鞍形補(bǔ)焊時(shí)，其最大Mises應(yīng)力最小。當(dāng)采用馬鞍形補(bǔ)焊修補(bǔ)長(zhǎng)軸與管道軸向平行的橢圓形缺陷時(shí)，長(zhǎng)短軸之比為0.6左右時(shí)，補(bǔ)焊區(qū)域Mises應(yīng)力最小。由于PE管熱膨脹系數(shù)非常高，因此溫度的改變對(duì)于管道中的熱應(yīng)力影響很大[73-76]。楊俊峰等在進(jìn)行類(lèi)似研究時(shí)也發(fā)現(xiàn)管道峰值應(yīng)力隨管道圓形缺陷范圍的增加而增大，不同形狀的修補(bǔ)中，馬鞍形修補(bǔ)對(duì)管道和修補(bǔ)處應(yīng)力的效果最佳，管道裂縫缺陷的形狀對(duì)管道應(yīng)力影響較大[77]。

4地震對(duì)PE埋地管道損傷的影響

地震對(duì)于PE埋地管道的影響除了地震波的沖擊之外，還會(huì)引起永久地面變形（斷層錯(cuò)動(dòng)和山體滑坡）。

4.1 斷層錯(cuò)動(dòng)和山體滑坡影響

1977年，KENNEDYRP等建立了跨斷層埋地管道的理論分析模型。該模型將管道假設(shè)為連續(xù)的剛性管，忽略管道周?chē)馏w對(duì)管道的摩擦，管線抗震能力主要由最大軸向應(yīng)變控制[19]。KINASHO和NAJAFIM基于殼體薄膜理論和塑性理論，將薄壁圓柱管在組合梁載荷和內(nèi)部壓力下的響應(yīng)問(wèn)題簡(jiǎn)化為一維模型進(jìn)行分析，并討論了滑坡載荷下，內(nèi)壓、彎矩、縱向力對(duì)直管單元的作用及管截面應(yīng)力應(yīng)變分布[8]。HASSANIR和BASIRATR基于實(shí)證研究方法和有限差分技術(shù)，研究發(fā)現(xiàn)埋地管道的軸向力和彎矩與埋深、斷層角度及斷層垂直位移呈正相關(guān)規(guī)律，應(yīng)力和彎矩隨著管道尺寸的增大而增大，并且斷層運(yùn)動(dòng)所誘發(fā)的橫向和垂直位移常超過(guò)管道接頭的極限而導(dǎo)致接頭失效[79]。ZHANGJ等分析斷層移動(dòng)作用下的埋地PE管道力學(xué)性能和失效機(jī)理后發(fā)現(xiàn)，管道壓力對(duì)PE管的力學(xué)性能影響較小[80]。在斷層下，PE管的平整度曲線相對(duì)于斷層面對(duì)稱(chēng)分布，不同地層PE管材變形規(guī)律相似。在粘土中，管材變形最大，而在沙子中最小。標(biāo)準(zhǔn)管徑越大，管徑平整度系數(shù)越大。管徑越大，管徑扁率參數(shù)越小，管件標(biāo)準(zhǔn)尺寸比（SDR）較大且管徑較小的PE管在斷層帶更容易失效。CHAUDHURICH和CHOUDHURYD提出了一種基于歐拉伯努利梁理論的簡(jiǎn)化解析解，采用四次多項(xiàng)式函數(shù)模擬地震滑坡引起的非均勻地面變形模式，利用

ABAQUS軟件模擬管土界面特性對(duì)管道響應(yīng)的影響，研究了地震滑坡對(duì)埋地管道的影響[81]

4.2 地震波影響

張紫劍等研究發(fā)現(xiàn)埋地管道的爆破振動(dòng)安全允許峰值振速受爆破區(qū)域地質(zhì)條件、管道埋設(shè)方式、管道自身屬性、管道內(nèi)部載體、管道工作狀態(tài)等多方面因素影響[82]。ZHONGDW等研究了位于爆炸源附近的PE管道的動(dòng)態(tài)響應(yīng)，討論了不同裝藥質(zhì)量和爆炸中心距條件下峰值應(yīng)變的衰減規(guī)律，分析了應(yīng)變、管道速度和地面速度的光譜特性，提出了PE管 10% 最小要求強(qiáng)度的爆破準(zhǔn)則，以及管道附近爆炸的安全距離-負(fù)重載荷的限制準(zhǔn)則[83]。SULTANOVKS和VATIN NI研究了地震沖擊下的埋地水平直管的力學(xué)行為，提出了地下管道抗震能力的一維耦合問(wèn)題，且利用特征法和有限差分法，開(kāi)發(fā)了對(duì)應(yīng)的數(shù)值求解算法和程序。研究表明：垂直于地下管道外表面的動(dòng)態(tài)應(yīng)力會(huì)導(dǎo)致地下管道縱向應(yīng)力出現(xiàn)倍增效應(yīng)?；诜治鼋Y(jié)果提出了地震波在地下管道和周?chē)寥乐袀鞑ミ^(guò)程的理論[84]。

5結(jié)束語(yǔ)

國(guó)內(nèi)外學(xué)者針對(duì)埋地聚乙烯管道的安全應(yīng)用做出了諸多研究，對(duì)其在受到占?jí)憾演d作用下的力學(xué)性能及服役壽命取得了一定的研究成果。但隨著埋地PE管道服役環(huán)境的不斷惡化，受到的載荷類(lèi)型也趨于復(fù)雜，對(duì)埋地PE管道的安全運(yùn)行提出了更高的要求，當(dāng)前研究在部分領(lǐng)域仍存在局限性：針對(duì)埋地PE管道受到多因素載荷影響下的力學(xué)行為研究較少；環(huán)境溫度對(duì)于PE管道性能的影響鮮見(jiàn)報(bào)道。因此科技工作者應(yīng)加強(qiáng)這幾個(gè)方面的研究，確保埋地管道安全、長(zhǎng)期、穩(wěn)定運(yùn)行。

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Research Progress on Failure and Influencing Factors of Buried PE Pipes

YAN Ji-zhong ^1，2 ， SHEN Li-min3，PU Jiang1， TANG Wen-liang3，JI Shan ^1，2 ， YUAN Ying （1.Jiangsu Special Equipment Safety Supervisionand Inspection Institute;2.Jiangsu Province Market Supervision Technology Innovation Center （Safe Operation and Maintenance ofOil and Gas Storage and Transportation Facilities;3.SchoolofChemical Engineeringamp; Technology，China Universityof Miningand Technology）

AbstractExcellent properties like the corrosion resistance，light weight and the good shock resistance make the PE pipe one of the main materials in the manufacture of buried pipes and the complex loads and their synergistic effcts on the service process often make the pipeline scrapped early.In this paper，the failure forms and influencing factors of buried PE pipelines were reviewed from the aspects of land subsidence，surface occupation，pipeline defects，landslides and faults caused by earthquakes，and the existing problems and future research directionswere discussed.

Key Words PE buried pipeline，surface setlement，ground load，pipeline defects，faulting and landslide