受多种因素的影响，多年冻土区工程地质环境比较复杂，冻融灾害严重影响了管道稳定性，因此深入探究不良地质环境形成的原因对中俄原油管道建设及安全运营是必不可少的。根据实地勘测数据资料，采用突变级数法，系统研究了影响冻土地质环境的冻土热稳定性、大气温度及海拔高程等因素，依据突变模型，采用指标分级建立理想、良好、一般、较差和恶劣5个等级，综合评价了中俄原油管道沿线冻土工程地质环境，研究了管线冻土工程地质环境。综合分析表明，大气温度与海拔高程同冻土工程地质环境拟合度较高。

以水热耦合模型为基础,依据风火山地区的气象资料,用ANSYS软件模拟一年中大气温度变化对浅层冻土的影响,确定格拉管线运行的自然地温环境。结果表明模拟值与实测数据基本吻合,且温度月变化随深度增加而渐趋平缓。继而以7月中旬的自然地温为边界条件,运用Fluent软件模拟0号柴油输送过程中的温降变化。结果表明:温度为11℃的0号汽油流经48 m长的管路,最大温降约为5.5℃,且沿程温降模拟值与轴向温降计算式的计算结果基本相符;以0℃为边界温度,模拟了入口温度为0℃柴油的黏性增温效应,结果显示,流经48 m长的管路,油流的黏性温升约为0.000 8℃。

基于含相变的瞬态温度场控制方程和水分场扩散方程,考虑温度梯度水分扩散率的影响,建立了水热耦合形式下的等效温度场控制方程。根据风火山地区的冻土资料和气象资料,模拟聚氨酯保温层厚度为60 mm的顺序输送成品油管道6—9月对该地区冻土温度场造成的影响。结果表明,当输送90号汽油和-20号柴油且输送时间在50 h以内,经过该地区管段周围冻土的温升为0～0.5℃,运行1个月后最大温升可达0.8℃,运行2个月后最大温升可达1.1℃。根据模拟的管道中心处地温的变化趋势,7月23日—9月7日可输送冷滤点为-1℃的0号柴油。

格尔木拉萨成品油管线穿越青藏高原腹地多年冻土区,沿线气候严寒、冻土工程地质条件复杂.几十年来,气候变暖和人类活动已经对管道沿线的冻土环境产生了显著影响.总结了自运营以来格拉管道出现的冻土工程问题及管道沿线的生态环境问题,并就各种问题给出了相关措施和建议.同时,提出了该区管道建设和寒区环境研究的方向应包括加强管道内外检测、对管道进行风险评价、提高管道自动化管理水平、建立冻土长期监测体系以及保护沿线的生态环境等.

深埋藏的天然气管线与周围因冻胀性差异发生位移的冻土之间的相互关系已经引起关注。本文介绍了一种在实验室检测的基于冻土地带抗拔阻力递减对不同冻胀作用下的管线进行模拟的半定量方法。非线性的应力应变预测结果与有限元分析方法结果取得了很好的一致。采用一种参数研究方法来分析那些可以改变冻土地带抗拔阻力的关键因素。相比很多种此类方法,最终发现剩余阻抗是影响管线应力应变的一个很重要的参数。