为研究煤与天然气重叠区域内开采沉陷作用下埋地天然气管道的力学特征及变形演化模式，研制均匀载荷下大直径天然气管道受力变形试验装置，结合管道变形理论和数值模拟软件研究了采动沉陷对埋地管道变形的影响。同时，基于全尺寸力学特征试验探究了载荷作用下大直径管道的受力变形特征并做出了安全运维分析。结果表明：随着管道下沉量的逐渐增大，管道两端的下沉量相较于管道中心较小；管道的变形于管道中心大致呈左右对称分布；管道中心相对位移量小于管道两端的相对位移量。在自重和载荷作用下，管道顶部和底部分别受压力和拉力作用，压缩和拉伸变形量从管道两端向管道中心逐渐增大，最大压缩和拉伸变形位置均位于管道中心。随着施加载荷的不断增大，管道的整体变形形态呈现出从平底状到漏斗状的演化过程。在自重作用下管道最大沉降量为45cm，达到管道最大允许沉降量的35%，在载荷作用下管道的最大下沉量为63.6cm，达到管道最大允许沉降量的50%。根据管道的拉伸应变和最大允许弹性极限变形量估算了管道的安全临界值。结合管土协调和非协同变形数据，计算拉伸分别为31mm和90mm，从管道整体失效判据角度分析，管道处于安全变形范围内，能够满足管道安全运维需求。研究深入揭示采动沉陷对埋地天然气管道结构力学行为的影响机理，对煤矿开采沉陷区大直径天然气管道的安全性和使用寿命判别提供技术分析手段。

1 工程背景
2 沙土沉降与管道变形关系
2.1 埋地管道变形理论分析
2.2 天然气管道变形数值模拟分析
3载荷下全尺寸管道应力试验
3.1 试验测试系统布置
3.2 试验器材
3.3 试验步骤
4 管道受力变形分析
4.1 沉陷作用下管道受力变形分析
4.2 管-土非协同作用下管道受力变形分析
5 管道安全运维分析
5.1 大直径管道轴向破坏方位分析
5.2 大直径管道整体失效判别
6 结 论

王文,洪磊,任建东,等.沉陷区大直径天然气管道受力变形全尺寸试验研究[J/OL].煤炭学报,1-13[2024-11-19].https://doi.org/10.13225/j.cnki.jccs.2024.0310.