浅埋管线受开采沉陷影响的相似材料模型实验研究

蔡音飞，戴华阳

(1.太原理工大学 矿业工程学院，山西 太原 030024；2.中国矿业大学(北京) 地球科学与测绘工程学院，北京 100083)



浅埋管线受开采沉陷影响的相似材料模型实验研究

蔡音飞1,2，戴华阳2

(1.太原理工大学 矿业工程学院，山西 太原 030024；2.中国矿业大学(北京) 地球科学与测绘工程学院，北京 100083)

[摘要]西气东输管线某段通过蒿峪煤矿开采区，受到开采沉陷影响。结合现场条件，通过相似材料模型设计和实验，模拟了地表沉陷的动态过程和沉陷对浅埋管线的影响过程，揭示了管线沉陷与地表沉陷分布形态相似，时间同步，但数值偏小的规律。模拟证实了管线受沉陷后弯管部位存在应力集中现象。实验表明，通过地表开挖卸载可使管线应力释放，产生明显回弹，改善其受力状态。研究扩展了模型实验在管线沉陷方面的应用，对于管线的保护和维修有现实的指导意义。

[关键词]浅埋管线；开采沉陷；相似材料模型实验；地表与管线下沉差；应力释放

浅埋输油(气)管线下采煤没有包含在传统的“三下” (建筑物、水体、铁路)开采[1]范畴内。但随着我国西气东输工程的开展，管线经过采空区或者管线下开采的问题逐渐显现。仅西气东输管线一期工程在途径的山西、山东、陕西、宁夏4个省区就涉及8个主要矿区，受到76个矿井开采形成的部分采空区的影响[2]。因此，矿山开采对管线的影响研究也日益得到重视，现场变形监测[3]、数值模拟[4-7]和相似材料模型实验[8]均被应用于管线受沉陷影响的研究。……