多年冻土地区热油管道敷设的主要问题是多年冻土的融沉造成管道差异性变形,管道壁厚的选择是决定管道项目安全运行和经济投入的重要因素。影响管底多年冻土融化深度的主要因素有油温、冻土含冰量、冻土原始地温以及管道保温层的设置等。冻土的融沉使管道产生了附加的弯曲应力,进而加大了管道承受的有效应力。油压和壁厚很大程度上决定了管道所能承受的最大有效应力,即决定了管道最大允许沉降变形量,因此,增加壁厚可以有效提升管道最大允许沉降变形量。
寒区某管道穿越多年冻土区域,途经连续冻土、不连续冻土、岛状冻土和冻土沼泽,地质条件复杂,同时管道投产后输油温度远高于设计运行温度,实际敷设情况也与设计有很大不同,极易出现融沉问题。利用多层介质稳定导热方法建立迭代公式求解管道投产运行至今冻土层中的地基融化圈厚度,通过对气温升高、地表融化作用和冻土地温的修正,求出无保温层和有保温层两种情况下管道地基融化圈的融化深度。在此基础上,结合多年冻土地基融化下沉变形和压缩沉降变形分析,计算了管道的融沉变形量,并与管道允许的最大差异性融沉变形量进行对比,明确其融沉风险。根据冻土区的地质特征和实际工程经验,给出了3种管道融沉防治措施。(表7,图2,参7)