CN103574160B - 管道通过震动峰值为0.4g以上的走滑断层的设计方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种管道通过震动峰值为0.4g以上的走滑断层的设计方法，包括：(1)计算走滑断层地表位错量D；(2)任意选取管道，并测量和记录该管道的参数；(3)设计管道与断层的交角θ；(4)利用公式ΔX=Dcosθ计算出ΔX，并利用公式ΔY=Dsinθ计算出ΔY；(5)利用公式 计算出ε_new；(6)利用公式[ε_t]F_new=2γε_new计算出修正后的[ε_t]F_new；(7)比较[ε_t]F_new是否小于或等于ε，是，则确定设计的管道适合安装在该走滑断层中，否，则重复步骤(2)、(5)、(6)，直至[ε_t]F_new小于或等于ε。本发明设计方式合理，管道设计可靠，可以确保安装在不同条件的走滑断层中的管道均具有良好的抗震能力。

Description

管道通过震动峰值为0.4g以上的走滑断层的设计方法

技术领域

本发明涉及一种管道设计方法，具体地说，是涉及一种管道通过震动峰值为0.4g以上的走滑断层的设计方法。

背景技术

在天然气管道工程的勘察设计过程中，存在许多管道穿越高烈度地震断裂带的工程，在地震中，管道的破坏主要来自两个方面：一个方面是由于波动影响而产生的管道破坏，另一个方面是由于大变形产生的管道破坏，而管道通过断裂带的破坏是典型的大变形破坏实例。如何避免管道发生破坏，一直是工程设计人员研究的课题。

自我国颁布《规范》和《导则》以来，我国的管道抗震设计水平有所提高，但是许多新的研究成果还没有纳入规范，例如地震工程界新的研究表明，当断裂带发生突然的错动时，若地表土层具有一定的厚度，则地表破裂面的破裂角、破裂方向、位移量均与基岩不同。这个结果说明场地条件不但影响地震反应谱，而且影响地表破裂面及位移幅值，同样若对于不同的活动断层类型(例如正断层、走滑断层、逆断层等)，由于具有一定厚度土层的地面破裂面不同，管道的抗震设计方法也存在着巨大的差异。

此外，对于震动峰值为0.4g以上的高烈度区，目前唯一的方式是使用Newmark-Hall方法与有限元数值模拟分析方法对管道应变进行分析，然后提出可行性建议，但是其建议和分析的结果与实际测试情况误差较大，不仅无法给予行之有效的管道抗震设计方法，而且也容易造成成本浪费，并耗费了大量的人力和物力。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺点，本发明提供了一种管道通过震动峰值为0.4g以上的走滑断层的设计方法。本发明仅针对活动断层类型为走滑断层、且震动峰值为0.4g以上的管道进行有效地设计。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

管道通过震动峰值为0.4g以上的走滑断层的设计方法，包括以下步骤：

(1)选取走滑断层，并计算其地表位错量D；

(2)任意选取需要安装在该走滑断层中的管道，并测量和记录该管道的参数，该参数包括管径d、壁厚δ、弹性模量E以及管道允许的最大拉伸应变ε；

(3)根据走滑断层中的覆盖土层厚度H设计管道与断层的交角θ，其中H为0～100m；

(4)根据地表位错量D与交角θ，利用公式ΔX＝Dcosθ计算出平行于管道轴向的断层位移ΔX，并利用公式ΔY＝Dsinθ计算出管道法线方向上的断层位移ΔY；

(5)利用公式 ${\left(2\mathrm{\π}d\mathrm{\δ}E\right)}^2{\mathrm{\ϵ}}_{new}^3-4{\mathrm{\πd\δE\ΔXf}}_s{\mathrm{\ϵ}}_{new}-{\left({\mathrm{\ΔYf}}_s\right)}^2=0$ 计算出由于断层错动而引起的管道拉伸应变ε_new，其中，f_s为管道单位长度摩擦力；

(6)利用公式[ε_t]F_new＝2γε_new计算出修正后的由断层位错引起的管道最大拉伸应变[ε_t]F_new，其中，γ为修正系数，其值为1～6；

(7)比较[ε_t]F_new是否小于或等于ε，是，则确定设计的管道适合安装在该走滑断层中，否，则重复步骤(2)、(5)、(6)，直至[ε_t]F_new小于或等于ε。

具体地说，所述步骤(1)中，若走滑断层的土质为粉质黏土，则地表位错量D利用公式lnD＝1.331M-0.03H-9.124计算得到，其中，M为该走滑断层在安装管道前所发生过的最大地震的里氏震级。

或者，所述步骤(1)中，若走滑断层的土质为黏土，则地表位错量D利用公式lnD＝1.186M-0.076H-7.005计算得到，其中，M为该走滑断层在安装管道前所发生过的最大地震的里氏震级。

作为优选，所述里氏震级M的取值为7.0～10.0。

进一步地，所述步骤(3)中，当0≤H≤30m时，θ取65°～85°；当30<H≤50m时，θ取10°～20°或75°～85°；当50<H≤80m时，θ取20°～30°或75°～85°；当80<H≤100m时，θ取任意角度。

具体地说，所述步骤(5)中，f_s利用如下公式计算得到：

f_s＝μ(2W+W_P)(1)

W＝ρ_sdhg(2)

$W_P=\&lsqb;\mathrm{\&pi;}(d-\mathrm{\&delta;}){\mathrm{\&delta;\&rho;}}_m+\frac{\mathrm{\&pi;}}{4}{(d-2\mathrm{\&delta;})}^2\mathrm{\&rho;}\&rsqb;g---\left(3\right)$

式中，W为管道上表面至管沟上表面之间土壤单位长度的重力，W_P为管道与其内部介质之间的自重，μ为土壤与管道外表面之间的摩擦系数，ρ_s为走滑断层的土壤密度，h为管道埋入的深度，g为重力加速度，ρ_m为管材密度，ρ为管道输送介质的密度。

再进一步地，所述步骤(6)中，当0≤H≤30m时，γ取6～5；当30<H≤50m时，γ取4.5～4；当50<H≤80m时，γ取3.5～2；当80<H≤100m时，γ取1.5～1。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

(1)本发明设计人员针对走滑断层的特性，通过大量的数据采集、数据分析、回归统计、研究和计算，拟合出了适用于震动峰值为0.4g以上的走滑断层中的管道设计公式 ${\left(2\mathrm{\&pi;}d\mathrm{\&delta;}E\right)}^2{\mathrm{\&epsiv;}}_{new}^3-4{\mathrm{\&pi;d\&delta;E\&Delta;Xf}}_s{\mathrm{\&epsiv;}}_{new}-{\left({\mathrm{\&Delta;Yf}}_s\right)}^2=0,$ 并采用修正系数γ对该公式计算出的ε_new进行修正，然后进行对比，确定数据合适后采用现有的地震模拟试验对结论进行验证，从而准确地设计出与特定条件的断层相对应的管道；本发明各项环节紧密相扣，逻辑通顺，构思严谨，对于走滑断层中的管道设计具有很好的指导意义，完全满足了实际的技术需求。

(2)本发明特别针对强震(里氏震级为7.0～10.0)区域进行了研究，因而其拟合出来的公式和修正系数也特别适合于强震区域的管道设计，其实用性较其他区域高，并且本发明还对粉质黏土和黏土两种土质进行了单独研究、归纳和总结，并分别拟合出了两种土质情况下D的计算公式lnD＝1.331M-0.03H-9.124和lnD＝1.186M-0.076H-7.005，其研究非常全面，因此，本发明很好地弥补了现有的强震区域管道设计存在的不足。

(3)本发明具有很强的通用性，无论是初涉地震管道设计工程研究工作的技术人员，还是经验丰富的技术专家，均可针对不同环境的走滑断层，按照本发明提供的方法设计出合适的管道，两者的区别仅在于人为经验的影响，经验少的技术人员可能需要多次选取管道并一一进行计算后方能设计出合适的管道，而经验丰富的技术人员则可以根据自己对地震区域特性和管道自身特点的了解来减少管道选取的次数并设计出合适的管道，但无论是哪种情况，均不影响本发明的通用性和适用性。

(4)本发明性价比高，与实际情况之间误差小，实用性强，符合科技发展潮流，其有效的管道抗震设计大幅节约了成本，因此，本发明适于推广应用。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明，本发明的实施方式包括但不限于下列实施例。

实施例

本发明主要应用于活动断层类型为走滑断层时，如何设计适合的管道安装到其中，以使走滑断层中的管道具有很好的抗震性能方面。本发明特别针对震动峰值为0.4g以上的走滑断层进行管道的设计，其设计过程包括以下步骤：

(1)选取走滑断层，并计算其地表位错量D；

该步骤中，若选取的走滑断层，其土质为粉质黏土，该地表位错量D利用公式lnD＝1.331M-0.03H-9.124计算得到；若走滑断层的土质为黏土，则该地表位错量D利用公式lnD＝1.186M-0.076H-7.005计算得到；

在上述粉质黏土和黏土的走滑断层地表位错量D的计算公式中，M为该走滑断层在安装管道前所发生过的最大地震的里氏震级，H为该走滑断层的覆盖土层厚度，M采用搜集该地震区历史资料的方式得到，而H则采用现有的技术手段测得，并且值得说明的是，为使本发明设计的准确度达到最佳，作为优选，本发明中的里氏震级M的取值为7.0～10.0(根据规定，里氏震级的最高等级为10.0级)；

(2)任意选取需要安装在该走滑断层中的管道，并测量和记录该管道的参数，该参数包括管材密度ρ_m、管径d、壁厚δ、弹性模量E以及管道允许的最大拉伸应变ε；该步骤中的管道参数同样采用现有的技术手段得到；

(3)根据H设计管道与断层的交角θ，其中H为0～100m；该步骤中，当0≤H≤30m时，θ取65°～85°；当30<H≤50m时，θ取10°～20°或75°～85°；当50<H≤80m时，θ取20°～30°或75°～85°；当80<H≤100m时，θ取任意角度；本发明仅对走滑断层覆盖土层厚度为0～100m的情况进行了研究和试验，并得出交角θ的设计结论；

(4)根据地表位错量D与交角θ，利用公式ΔX＝Dcosθ计算出平行于管道轴向的断层位移ΔX，并利用公式ΔY＝Dsinθ计算出管道法线方向上的断层位移ΔY；

(5)利用公式 ${\left(2\mathrm{\&pi;}d\mathrm{\&delta;}E\right)}^2{\mathrm{\&epsiv;}}_{new}^3-4{\mathrm{\&pi;d\&delta;E\&Delta;Xf}}_s{\mathrm{\&epsiv;}}_{new}-{\left({\mathrm{\&Delta;Yf}}_s\right)}^2=0$ 计算出由于断层错动而引起的管道拉伸应变ε_new，其中，f_s为管道单位长度摩擦力，其利用如下公式计算得到：

f_s＝μ(2W+W_P)①

W＝ρ_sdhg②

$W_P=\&lsqb;\mathrm{\&pi;}(d-\mathrm{\&delta;}){\mathrm{\&delta;\&rho;}}_m+\frac{\mathrm{\&pi;}}{4}{(d-2\mathrm{\&delta;})}^2\mathrm{\&rho;}\&rsqb;g$ ③

式中，W为管道上表面至管沟上表面之间土壤单位长度的重力，W_P为管道与其内部介质之间的自重，μ为土壤与管道外表面之间的摩擦系数，ρ_s为走滑断层的土壤密度，h为管道埋入的深度，g为重力加速度，ρ_m为管材密度，ρ为管道输送介质的密度，上述所有参数均可通过现有技术手段或者公知常识获得；μ与土体的种类、湿度有密切关系，通常采用现有的技术手段实测得到，若无实测数据，则可以根据《规范》给出的取值范围进行取值，其取值范围是：粉质黏土取0.55～0.25，黏土取0.6～0.25；

(6)利用公式[ε_t]F_new＝2γε_new计算出修正后的由断层位错引起的管道最大拉伸应变[ε_t]F_new，其中，γ为修正系数，其值为1～6；该步骤中，作为优选，当0≤H≤30m时，γ取6～5；当30<H≤50m时，γ取4.5～4；当50<H≤80m时，γ取3.5～2；当80<H≤100m时，γ取1.5～1；

(7)比较[ε_t]F_new是否小于或等于ε，是，则确定设计的管道适合安装在该走滑断层中，否，则重复步骤(2)、(5)、(6)，直至[ε_t]F_new小于或等于ε；该步骤中，若[ε_t]F_new小于或等于ε，则不需要采取抗震措施，直接将设计的管道安装在走滑断层中即可，而若是[ε_t]F_new大于ε，则可以是继续重复步骤(2)、(5)、(6)，直至[ε_t]F_new小于或等于ε，或者也可以是采取一定的抗震措施，例如开挖管沟，通过适当增大管沟的开挖宽度，从而提高管道抵抗断层位错的能力，进而加强管道的抗震能力。

为便于理解的本发明的技术方案，也为了体现本发明在管道设计方面的准确性，下面以断层中设计天然气管道为例来列举一些试验案例，以用于阐述本发明的设计过程，并且在管道设计过后还采用了现有的技术手段进行了地震模拟试验，以确定设计的管道是否具有抗震的能力。选取的天然气管道及其管道参数如下：

实例1

试验的走滑断层，其覆盖土层厚度H为0m(即为基岩)，里氏震级M模拟为7.0级，并且土质为粉质黏土。

该走滑断层的基本参数如下：

(1)计算地表位错量D：lnD＝1.331×7.0-0.03×0-9.124＝0.193m，算得D＝1.213m；

(2)设计管道与断层的交角θ为65°，则平行于管道轴向的断层位移ΔX＝Dcosθ＝1.213×cos65°＝0.513m，管道法线方向上的断层位移ΔY＝Dsinθ＝1.213×sin65°＝1.099m；

(3)计算管道单位长度摩擦力f_s，其中，摩擦系数μ实测值为0.4：

f_s＝μ(2W+W_P)①

W＝ρ_sdhg②

$W_P=\&lsqb;\mathrm{\&pi;}(d-\mathrm{\&delta;}){\mathrm{\&delta;\&rho;}}_m+\frac{\mathrm{\&pi;}}{4}{(d-2\mathrm{\&delta;})}^2\mathrm{\&rho;}\&rsqb;g$ ③

结合①、②、③，解得f_s＝4.263×10⁴N/m；

(4)将f_s代入公式 ${\left(2\mathrm{\&pi;}d\mathrm{\&delta;}E\right)}^2{\mathrm{\&epsiv;}}_{new}^3-4{\mathrm{\&pi;d\&delta;E\&Delta;Xf}}_s{\mathrm{\&epsiv;}}_{new}-{\left({\mathrm{\&Delta;Yf}}_s\right)}^2=0,$ 解得ε_new＝0.0012；

(5)对计算得到的ε_new进行修正，其修正系数γ取6，则有[ε_t]F_new＝2×6×0.0012＝0.0144；

(6)由于[ε_t]F_new＝0.0144<ε＝0.015，因此，设计的管道不用采取抗震措施即可直接安装到该走滑断层中，并且管道与断层的交角θ为65°。

本实例经过地震模拟试验后，发现该管道并没有出现明显的破裂和受损，因此，按照上述交角，设计的管道适于安装在该种条件下的走滑断层中。

实例2

依然采用上述参数，与实例1不同的是，本实例中，覆盖土层厚度H为15m，里氏震级M模拟为7.2级，管道与断层的交角θ为65°，修正系数γ取5.5，则有：

(1)计算地表位错量D：lnD＝1.331×7.2-0.03×15-9.124＝0.01m，算得D＝1.01m；

(2)平行于管道轴向的断层位移ΔX＝Dcosθ＝1.01×cos65°＝0.427m，管道法线方向上的断层位移ΔY＝Dsinθ＝1.01×sin65°＝0.915m；

(3)计算管道单位长度摩擦力f_s＝4.263×10⁴N/m；

(4)将f_s代入公式 ${\left(2\mathrm{\&pi;}d\mathrm{\&delta;}E\right)}^2{\mathrm{\&epsiv;}}_{new}^3-4{\mathrm{\&pi;d\&delta;E\&Delta;Xf}}_s{\mathrm{\&epsiv;}}_{new}-{\left({\mathrm{\&Delta;Yf}}_s\right)}^2=0,$ 解得ε_new＝0.0012；

(5)对计算得到的ε_new进行修正，则有[ε_t]F_new＝2×5.5×0.0012＝0.0132；

(6)由于[ε_t]F_new＝0.0132<ε＝0.015，因此，设计的管道不用采取抗震措施即可直接安装到该走滑断层中，并且管道与断层的交角θ为65°。

本实例经过地震模拟试验后，发现该管道并没有出现明显的破裂和受损，因此，按照上述交角，设计的管道适于安装在该种条件下的走滑断层中。

实例3

依然采用上述参数，与实例1不同的是，本实例中，覆盖土层厚度H为30m，里氏震级M模拟为8.0级，管道与断层的交角θ为80°，修正系数γ取5，则有：

(1)计算地表位错量D：lnD＝1.331×8.0-0.03×30-9.124＝0.624m，算得D＝1.866m；

(2)平行于管道轴向的断层位移ΔX＝Dcosθ＝1.866×cos80°＝0.324m，管道法线方向上的断层位移ΔY＝Dsinθ＝1.866×sin80°＝1.838m；

(3)计算管道单位长度摩擦力f_s＝4.263×10⁴N/m；

(4)将f_s代入公式解得ε_new＝0.0011；

(5)对计算得到的ε_new进行修正，则有[ε_t]F_new＝2×5×0.0011＝0.011；

(6)由于[ε_t]F_new＝0.011<ε＝0.015，因此，设计的管道不用采取抗震措施即可直接安装到该走滑断层中，并且管道与断层的交角θ为80°。

本实例经过地震模拟试验后，发现该管道并没有出现明显的破裂和受损，因此，按照上述交角，设计的管道适于安装在该种条件下的走滑断层中。

实例4

依然采用上述试验条件和参数，与实例3不同的是，本实例中的管道与断层的交角θ取65°，则有：

(1)平行于管道轴向的断层位移ΔX＝Dcosθ＝1.866×cos65°＝0.789m，管道法线方向上的断层位移ΔY＝Dsinθ＝1.866×sin65°＝1.691m；

(2)计算管道单位长度摩擦力f_s＝4.263×10⁴N/m：

(3)将f_s代入公式 ${\left(2\mathrm{\&pi;}d\mathrm{\&delta;}E\right)}^2{\mathrm{\&epsiv;}}_{new}^3-4{\mathrm{\&pi;d\&delta;E\&Delta;Xf}}_s{\mathrm{\&epsiv;}}_{new}-{\left({\mathrm{\&Delta;Yf}}_s\right)}^2=0,$ 解得ε_new＝0.0016；

(4)对计算得到的ε_new进行修正，则有[ε_t]F_new＝2×5×0.0016＝0.016；

(5)由于[ε_t]F_new＝0.016>ε＝0.015，因此，需要重新选取管道，或者改变管道与断层的交角θ，或者将该管道安装到走滑断层中后，采取一定的抗震措施，以增强管道的抗震性能。

本实例经过地震模拟试验后，发现该管道出现了破裂和受损，因此，按照上述交角，设计的管道不适于安装在该种条件下的走滑断层中。

实例5

依然采用上述试验条件和参数，与实例1不同的是，本实例中，走滑断层的覆盖土层厚度H为50m，里氏震级M模拟为8.5级，管道与断层的交角θ取20°，修正系数γ取4，则有：

(1)计算地表位错量D：lnD＝1.331×8.5-0.03×50-9.124＝0.690m，算得D＝1.994m；

(2)平行于管道轴向的断层位移ΔX＝Dcosθ＝1.994×cos20°＝1.874m，管道法线方向上的断层位移ΔY＝Dsinθ＝1.994×sin20°＝0.682m；

(3)计算管道单位长度摩擦力f_s＝4.263×10⁴N/m：

(4)将f_s代入公式 ${\left(2\mathrm{\&pi;}d\mathrm{\&delta;}E\right)}^2{\mathrm{\&epsiv;}}_{new}^3-4{\mathrm{\&pi;d\&delta;E\&Delta;Xf}}_s{\mathrm{\&epsiv;}}_{new}-{\left({\mathrm{\&Delta;Yf}}_s\right)}^2=0,$ 解得ε_new＝0.0025；

(5)对计算得到的ε_new进行修正，则有[ε_t]F_new＝2×4×0.0025＝0.020；

(6)由于[ε_t]F_new＝0.020>ε＝0.015，因此，需要重新选取管道，或者改变管道与断层的交角θ，或者将该管道安装到走滑断层中后，采取一定的抗震措施，以增强管道的抗震性能。

本实例经过地震模拟试验后，发现该管道出现了明显的破裂和受损，因此，按照上述交角，设计的管道不适于安装在该种条件下的走滑断层中。

实例6

依然采用上述试验条件和参数，与实例5不同的是，本实例中，管道与断层的交角θ取75°，则有：

(1)平行于管道轴向的断层位移ΔX＝Dcosθ＝1.994×cos75°＝0.516m，管道法线方向上的断层位移ΔY＝Dsinθ＝1.994×sin75°＝1.926m；

(2)计算管道单位长度摩擦力f_s＝4.263×10⁴N/m：

(3)将f_s代入公式 ${\left(2\mathrm{\&pi;}d\mathrm{\&delta;}E\right)}^2{\mathrm{\&epsiv;}}_{new}^3-4{\mathrm{\&pi;d\&delta;E\&Delta;Xf}}_s{\mathrm{\&epsiv;}}_{new}-{\left({\mathrm{\&Delta;Yf}}_s\right)}^2=0,$ 解得ε_new＝0.0013；

(4)对计算得到的ε_new进行修正，则有[ε_t]F_new＝2×4×0.0013＝0.0104；

(5)由于[ε_t]F_new＝0.0104<ε＝0.015，因此，设计的管道不用采取抗震措施即可直接安装到该走滑断层中，并且管道与断层的交角θ为75°。

本实例经过地震模拟试验后，发现该管道并没有出现明显的破裂和受损，因此，按照上述交角，设计的管道适于安装在该种条件下的走滑断层中。

实例7

依然采用上述试验条件和参数，与实例5不同的是，本实例中，管道与断层的交角θ取85°，则有：

(1)平行于管道轴向的断层位移ΔX＝Dcosθ＝1.994×cos85°＝0.174m，管道法线方向上的断层位移ΔY＝Dsinθ＝1.994×sin85°＝1.987m；

(2)计算管道单位长度摩擦力f_s＝4.263×10⁴N/m：

(3)将f_s代入公式 ${\left(2\mathrm{\&pi;}d\mathrm{\&delta;}E\right)}^2{\mathrm{\&epsiv;}}_{new}^3-4{\mathrm{\&pi;d\&delta;E\&Delta;Xf}}_s{\mathrm{\&epsiv;}}_{new}-{\left({\mathrm{\&Delta;Yf}}_s\right)}^2=0,$ 解得ε_new＝0.0008；

(4)对计算得到的ε_new进行修正，则有[ε_t]F_new＝2×4×0.0008＝0.0064；

(5)由于[ε_t]F_new＝0.0064<ε＝0.015，因此，设计的管道不用采取抗震措施即可直接安装到该走滑断层中，并且管道与断层的交角θ为85°。

本实例经过地震模拟试验后，发现该管道并没有出现明显的破裂和受损，因此，按照上述交角，设计的管道适于安装在该种条件下的走滑断层中。

实例8

依然采用上述试验条件和参数，与实例1不同的是，本实例中，走滑断层的覆盖土层厚度H为80m，里氏震级M模拟为9.0级，管道与断层的交角θ取30°，修正系数γ取2，则有：

(1)计算地表位错量D：lnD＝1.331×9.0-0.03×80-9.124＝0.455m，算得D＝1.576m；

(2)平行于管道轴向的断层位移ΔX＝Dcosθ＝1.576×cos30°＝1.365m，管道法线方向上的断层位移ΔY＝Dsinθ＝1.576×sin30°＝0.788m；

(3)计算管道单位长度摩擦力f_s＝4.263×10⁴N/m；

(4)将f_s代入公式 ${\left(2\mathrm{\&pi;}d\mathrm{\&delta;}E\right)}^2{\mathrm{\&epsiv;}}_{new}^3-4{\mathrm{\&pi;d\&delta;E\&Delta;Xf}}_s{\mathrm{\&epsiv;}}_{new}-{\left({\mathrm{\&Delta;Yf}}_s\right)}^2=0,$ 解得ε_new＝0.0021；

(5)对计算得到的ε_new进行修正，则有[ε_t]F_new＝2×2×0.0021＝0.0084；

(6)由于[ε_t]F_new＝0.0084<ε＝0.015，因此，设计的管道不用采取抗震措施即可直接安装到该走滑断层中，并且管道与断层的交角θ为30°。

本实例经过地震模拟试验后，发现该管道并没有出现明显的破裂和受损，因此，按照上述交角，设计的管道适于安装在该种条件下的走滑断层中。

实例9

依然采用上述试验条件和参数，与实例8不同的是，本实例中，管道与断层的交角θ取85°，则有：

(1)平行于管道轴向的断层位移ΔX＝Dcosθ＝1.576×cos85°＝0.137m，管道法线方向上的断层位移ΔY＝Dsinθ＝1.576×sin85°＝1.570m；

(2)计算管道单位长度摩擦力f_s＝4.263×10⁴N/m；

(3)将f_s代入公式 ${\left(2\mathrm{\&pi;}d\mathrm{\&delta;}E\right)}^2{\mathrm{\&epsiv;}}_{new}^3-4{\mathrm{\&pi;d\&delta;E\&Delta;Xf}}_s{\mathrm{\&epsiv;}}_{new}-{\left({\mathrm{\&Delta;Yf}}_s\right)}^2=0,$ 解得ε_new＝0.0007；

(4)对计算得到的ε_new进行修正，则有[ε_t]F_new＝2×2×0.0007＝0.0028；

(5)由于[ε_t]F_new＝0.0028<ε＝0.015，因此，设计的管道不用采取抗震措施即可直接安装到该走滑断层中，并且管道与断层的交角θ为85°。

本实例经过地震模拟试验后，发现该管道并没有出现明显的破裂和受损，因此，按照上述交角，设计的管道适于安装在该种条件下的走滑断层中。

实例10

依然采用上述试验条件和参数，与实例1不同的是，本实例中，走滑断层的覆盖土层厚度H为100m，里氏震级M模拟为10级，管道与断层的交角θ取30°，修正系数γ取1，则有：

(1)计算地表位错量D：lnD＝1.331×10-0.03×100-9.124＝1.186m，算得D＝3.274m；

(2)平行于管道轴向的断层位移ΔX＝Dcosθ＝3.274×cos30°＝3.225m，管道法线方向上的断层位移ΔY＝Dsinθ＝3.274×sin30°＝1.862m；

(3)计算管道单位长度摩擦力f_s＝4.263×10⁴N/m；

(4)将f_s代入公式 ${\left(2\mathrm{\&pi;}d\mathrm{\&delta;}E\right)}^2{\mathrm{\&epsiv;}}_{new}^3-4{\mathrm{\&pi;d\&delta;E\&Delta;Xf}}_s{\mathrm{\&epsiv;}}_{new}-{\left({\mathrm{\&Delta;Yf}}_s\right)}^2=0,$ 解得ε_new＝0.0033；

(5)对计算得到的ε_new进行修正，则有[ε_t]F_new＝2×1×0.0033＝0.0066；

(6)由于[ε_t]F_new＝0.0066<ε＝0.015，因此，设计的管道不用采取抗震措施即可直接安装到该走滑断层中，并且管道与断层的交角θ为30°。

本实例经过地震模拟试验后，发现该管道并没有出现明显的破裂和受损，因此，按照上述交角，设计的管道适于安装在该种条件下的走滑断层中。

实例11

与上述十个实例不同的是，本实例采用的是黏土，其土壤密度ρ_s为2600kg/m³，其余试验条件和参数除了摩擦系数μ实测值为0.5外，均与实例1一致，则有：

(1)计算地表位错量D：lnD＝1.186×7.0-0.076×0-7.005＝1.297m，算得D＝3.658m；

(2)平行于管道轴向的断层位移ΔX＝Dcosθ＝3.658×cos65°＝1.546m，管道法线方向上的断层位移ΔY＝Dsinθ＝3.658×sin65°＝3.315m；

(3)计算管道单位长度摩擦力f_s：

f_s＝μ(2W+W_P)①

W＝ρ_sdhg②

$W_P=\&lsqb;\mathrm{\&pi;}(d-\mathrm{\&delta;}){\mathrm{\&delta;\&rho;}}_m+\frac{\mathrm{\&pi;}}{4}{(d-2\mathrm{\&delta;})}^2\mathrm{\&rho;}\&rsqb;g$ ③

结合①、②、③，解得f_s＝5.141×10⁴N/m；

(4)将f_s代入公式 ${\left(2\mathrm{\&pi;}d\mathrm{\&delta;}E\right)}^2{\mathrm{\&epsiv;}}_{new}^3-4{\mathrm{\&pi;d\&delta;E\&Delta;Xf}}_s{\mathrm{\&epsiv;}}_{new}-{\left({\mathrm{\&Delta;Yf}}_s\right)}^2=0,$ 解得ε_new＝0.0026；

(5)对计算得到的ε_new进行修正，则有[ε_t]F_new＝2×6×0.0026＝0.0312；

(6)由于[ε_t]F_new＝0.0312>ε＝0.015，因此，需要重新选取管道，或者改变管道与断层的交角θ，或者将该管道安装到走滑断层中后，采取一定的抗震措施，以增强管道的抗震性能。

本实例经过地震模拟试验后，发现该管道出现了明显的破裂和受损，因此，按照上述交角，设计的管道不适于安装在该种条件下的走滑断层中。

实例12

依然采用上述参数，与实例11不同的是，本实例中，管道与断层的交角θ取85°，则有：

(1)平行于管道轴向的断层位移ΔX＝Dcosθ＝3.658×cos85°＝0.319m，管道法线方向上的断层位移ΔY＝Dsinθ＝3.658×sin85°＝3.644m；

(3)计算管道单位长度摩擦力f_s＝5.141×10⁴N/m；

(4)将f_s代入公式 ${\left(2\mathrm{\&pi;}d\mathrm{\&delta;}E\right)}^2{\mathrm{\&epsiv;}}_{new}^3-4{\mathrm{\&pi;d\&delta;E\&Delta;Xf}}_s{\mathrm{\&epsiv;}}_{new}-{\left({\mathrm{\&Delta;Yf}}_s\right)}^2=0,$ 解得ε_new＝0.0012；

(5)对计算得到的ε_new进行修正，则有[ε_t]F_new＝2×6×0.0012＝0.0144；

(6)由于[ε_t]F_new＝0.0144<ε＝0.015，因此，设计的管道不用采取抗震措施即可直接安装到该走滑断层中，并且管道与断层的交角θ为85°。

本实例经过地震模拟试验后，发现该管道并没有出现明显的破裂和受损，因此，按照上述交角，设计的管道适于安装在该种条件下的走滑断层中。

实例13

依然采用上述参数，与实例11不同的是，本实例中，覆盖土层厚度为15m、里氏震级M模拟为7.2级、管道与断层的交角θ取65°、修正系数γ取5.5，则有：

(1)计算地表位错量D：lnD＝1.186×7.2-0.076×15-7.005＝0.3942m，算得D＝1.483m；

(2)平行于管道轴向的断层位移ΔX＝Dcosθ＝1.483×cos65°＝0.627m，管道法线方向上的断层位移ΔY＝Dsinθ＝1.483×sin65°＝1.344m；

(3)计算管道单位长度摩擦力f_s＝5.141×10⁴N/m；

(4)将f_s代入公式 ${\left(2\mathrm{\&pi;}d\mathrm{\&delta;}E\right)}^2{\mathrm{\&epsiv;}}_{new}^3-4{\mathrm{\&pi;d\&delta;E\&Delta;Xf}}_s{\mathrm{\&epsiv;}}_{new}-{\left({\mathrm{\&Delta;Yf}}_s\right)}^2=0,$ 解得ε_new＝0.0016；

(5)对计算得到的ε_new进行修正，则有[ε_t]F_new＝2×5.5×0.0016＝0.0176；

(6)由于[ε_t]F_new＝0.0176>ε＝0.015，因此，需要重新选取管道，或者改变管道与断层的交角θ，或者将该管道安装到走滑断层中后，采取一定的抗震措施，以增强管道的抗震性能。

本实例经过地震模拟试验后，发现该管道出现了明显的破裂和受损，因此，按照上述交角，设计的管道不适于安装在该种条件下的走滑断层中。

实例14

依然采用上述参数，与实例13不同的是，本实例中，管道与断层的交角θ取85°，则有：

(1)平行于管道轴向的断层位移ΔX＝Dcosθ＝1.483×cos85°＝0.129m，管道法线方向上的断层位移ΔY＝Dsinθ＝1.483×sin85°＝1.477m；

(2)计算管道单位长度摩擦力f_s＝5.141×10⁴N/m；

(3)将f_s代入公式 ${\left(2\mathrm{\&pi;}d\mathrm{\&delta;}E\right)}^2{\mathrm{\&epsiv;}}_{new}^3-4{\mathrm{\&pi;d\&delta;E\&Delta;Xf}}_s{\mathrm{\&epsiv;}}_{new}-{\left({\mathrm{\&Delta;Yf}}_s\right)}^2=0,$ 解得ε_new＝0.0007；

(4)对计算得到的ε_new进行修正，则有[ε_t]F_new＝2×5.5×0.0007＝0.0077；

(5)由于[ε_t]F_new＝0.0077<ε＝0.015，因此，设计的管道不用采取抗震措施即可直接安装到该走滑断层中，并且管道与断层的交角θ为85°。

本实例经过地震模拟试验后，发现该管道并没有出现明显的破裂和受损，因此，按照上述交角，设计的管道适于安装在该种条件下的走滑断层中。

实例15

依然采用上述参数，与实例11不同的是，本实例中，覆盖土层厚度为30m，里氏震级M模拟为8.0级，管道与断层的交角θ取65°，修正系数γ取5，则有：

(1)计算地表位错量D：lnD＝1.186×8.0-0.076×30-7.005＝0.203m，算得D＝1.225m；

(2)平行于管道轴向的断层位移ΔX＝Dcosθ＝1.225×cos65°＝0.518m，管道法线方向上的断层位移ΔY＝Dsinθ＝1.225×sin65°＝1.110m；

(3)计算管道单位长度摩擦力f_s＝5.141×10⁴N/m；

(4)将f_s代入公式 ${\left(2\mathrm{\&pi;}d\mathrm{\&delta;}E\right)}^2{\mathrm{\&epsiv;}}_{new}^3-4{\mathrm{\&pi;d\&delta;E\&Delta;Xf}}_s{\mathrm{\&epsiv;}}_{new}-{\left({\mathrm{\&Delta;Yf}}_s\right)}^2=0,$ 解得ε_new＝0.0014；

(5)对计算得到的ε_new进行修正，则有[ε_t]F_new＝2×5×0.0014＝0.014；

(6)由于[ε_t]F_new＝0.014<ε＝0.015，因此，设计的管道不用采取抗震措施即可直接安装到该走滑断层中，并且管道与断层的交角θ为65°。

本实例经过地震模拟试验后，发现该管道并没有出现明显的破裂和受损，因此，按照上述交角，设计的管道适于安装在该种条件下的走滑断层中。

实例16

依然采用上述参数，与实例11不同的是，本实例中，覆盖土层厚度为40m，里氏震级M模拟为8.1级，管道与断层的交角θ取10°，修正系数γ取4.5，则有：

(1)计算地表位错量D：lnD＝1.186×8.1-0.076×40-7.005＝-0.439m，算得D＝0.645m；

(2)平行于管道轴向的断层位移ΔX＝Dcosθ＝0.645×cos10°＝0.635m，管道法线方向上的断层位移ΔY＝Dsinθ＝0.645×sin10°＝0.112m；

(3)计算管道单位长度摩擦力f_s＝5.141×10⁴N/m；

(4)将f_s代入公式 ${\left(2\mathrm{\&pi;}d\mathrm{\&delta;}E\right)}^2{\mathrm{\&epsiv;}}_{new}^3-4{\mathrm{\&pi;d\&delta;E\&Delta;Xf}}_s{\mathrm{\&epsiv;}}_{new}-{\left({\mathrm{\&Delta;Yf}}_s\right)}^2=0,$ 解得ε_new＝0.0016；

(5)对计算得到的ε_new进行修正，则有[ε_t]F_new＝2×4.5×0.0016＝0.0144；

(6)由于[ε_t]F_new＝0.0144<ε＝0.015，因此，设计的管道不用采取抗震措施即可直接安装到该走滑断层中，并且管道与断层的交角θ为10°。

本实例经过地震模拟试验后，发现该管道并没有出现明显的破裂和受损，因此，按照上述交角，设计的管道适于安装在该种条件下的走滑断层中。

实例17

依然采用上述参数，与实例16不同的是，本实例中，管道与断层的交角θ取20°，则有：

(1)平行于管道轴向的断层位移ΔX＝Dcosθ＝0.645×cos20°＝0.606m，管道法线方向上的断层位移ΔY＝Dsinθ＝0.645×sin20°＝0.221m；

(2)计算管道单位长度摩擦力f_s＝5.141×10⁴N/m；

(3)将f_s代入公式 ${\left(2\mathrm{\&pi;}d\mathrm{\&delta;}E\right)}^2{\mathrm{\&epsiv;}}_{new}^3-4{\mathrm{\&pi;d\&delta;E\&Delta;Xf}}_s{\mathrm{\&epsiv;}}_{new}-{\left({\mathrm{\&Delta;Yf}}_s\right)}^2=0,$ 解得ε_new＝0.0015；

(4)对计算得到的ε_new进行修正，则有[ε_t]F_new＝2×4.5×0.0015＝0.0135；

(5)由于[ε_t]F_new＝0.0135<ε＝0.015，因此，设计的管道不用采取抗震措施即可直接安装到该走滑断层中，并且管道与断层的交角θ为20°。

本实例经过地震模拟试验后，发现该管道并没有出现明显的破裂和受损，因此，按照上述交角，设计的管道适于安装在该种条件下的走滑断层中。

实例18

依然采用上述参数，与实例11不同的是，本实例中，覆盖土层厚度为50m，里氏震级M模拟为8.5级，管道与断层的交角θ取75°，修正系数γ取4，则有：

(1)计算地表位错量D：lnD＝1.186×8.5-0.076×50-7.005＝-0.724m，算得D＝0.485m；

(2)平行于管道轴向的断层位移ΔX＝Dcosθ＝0.485×cos75°＝0.126m，管道法线方向上的断层位移ΔY＝Dsinθ＝0.485×sin75°＝0.468m；

(3)计算管道单位长度摩擦力f_s＝5.141×10⁴N/m；

(4)将f_s代入公式 ${\left(2\mathrm{\&pi;}d\mathrm{\&delta;}E\right)}^2{\mathrm{\&epsiv;}}_{new}^3-4{\mathrm{\&pi;d\&delta;E\&Delta;Xf}}_s{\mathrm{\&epsiv;}}_{new}-{\left({\mathrm{\&Delta;Yf}}_s\right)}^2=0,$ 解得ε_new＝0.0007；

(5)对计算得到的ε_new进行修正，则有[ε_t]F_new＝2×4×0.0007＝0.0056；

(6)由于[ε_t]F_new＝0.0056<ε＝0.015，因此，设计的管道不用采取抗震措施即可直接安装到该走滑断层中，并且管道与断层的交角θ为75°。

本实例经过地震模拟试验后，发现该管道并没有出现明显的破裂和受损，因此，按照上述交角，设计的管道适于安装在该种条件下的走滑断层中。

实例19

依然采用上述参数，与实例18不同的是，本实例中，管道与断层的交角θ取85°，则有：

(1)平行于管道轴向的断层位移ΔX＝Dcosθ＝0.485×cos85°＝0.042m，管道法线方向上的断层位移ΔY＝Dsinθ＝0.485×sin85°＝0.483m；

(2)计算管道单位长度摩擦力f_s＝5.141×10⁴N/m；

(3)将f_s代入公式 ${\left(2\mathrm{\&pi;}d\mathrm{\&delta;}E\right)}^2{\mathrm{\&epsiv;}}_{new}^3-4{\mathrm{\&pi;d\&delta;E\&Delta;Xf}}_s{\mathrm{\&epsiv;}}_{new}-{\left({\mathrm{\&Delta;Yf}}_s\right)}^2=0,$ 解得ε_new＝0.0004；

(4)对计算得到的ε_new进行修正，则有[ε_t]F_new＝2×4×0.0004＝0.0032；

(5)由于[ε_t]F_new＝0.0032<ε＝0.015，因此，设计的管道不用采取抗震措施即可直接安装到该走滑断层中，并且管道与断层的交角θ为85°。

本实例经过地震模拟试验后，发现该管道并没有出现明显的破裂和受损，因此，按照上述交角，设计的管道适于安装在该种条件下的走滑断层中。

实例20

依然采用上述参数，与实例11不同的是，本实例中，覆盖土层厚度为60m，里氏震级M模拟为9.0级，管道与断层的交角θ取20°，修正系数γ取3.5，则有：

(1)计算地表位错量D：lnD＝1.186×9.0-0.076×60-7.005＝-0.891m，算得D＝0.41m；

(2)平行于管道轴向的断层位移ΔX＝Dcosθ＝0.41×cos20°＝0.385m，管道法线方向上的断层位移ΔY＝Dsinθ＝0.41×sin20°＝0.140m；

(3)计算管道单位长度摩擦力f_s＝5.141×10⁴N/m；

(4)将f_s代入公式 ${\left(2\mathrm{\&pi;}d\mathrm{\&delta;}E\right)}^2{\mathrm{\&epsiv;}}_{new}^3-4{\mathrm{\&pi;d\&delta;E\&Delta;Xf}}_s{\mathrm{\&epsiv;}}_{new}-{\left({\mathrm{\&Delta;Yf}}_s\right)}^2=0,$ 解得ε_new＝0.0013；

(5)对计算得到的ε_new进行修正，则有[ε_t]F_new＝2×3.5×0.0013＝0.0091；

(6)由于[ε_t]F_new＝0.0091<ε＝0.015，因此，设计的管道不用采取抗震措施即可直接安装到该走滑断层中，并且管道与断层的交角θ为20°。

本实例经过地震模拟试验后，发现该管道并没有出现明显的破裂和受损，因此，按照上述交角，设计的管道适于安装在该种条件下的走滑断层中。

实例21

依然采用上述参数，与实例20不同的是，本实例中，管道与断层的交角θ取30°，则有：

(1)平行于管道轴向的断层位移ΔX＝Dcosθ＝0.41×cos30°＝0.355m，管道法线方向上的断层位移ΔY＝Dsinθ＝0.41×sin30°＝0.205m；

(2)计算管道单位长度摩擦力f_s＝5.141×10⁴N/m；

(3)将f_s代入公式 ${\left(2\mathrm{\&pi;}d\mathrm{\&delta;}E\right)}^2{\mathrm{\&epsiv;}}_{new}^3-4{\mathrm{\&pi;d\&delta;E\&Delta;Xf}}_s{\mathrm{\&epsiv;}}_{new}-{\left({\mathrm{\&Delta;Yf}}_s\right)}^2=0,$ 解得ε_new＝0.0012；

(4)对计算得到的ε_new进行修正，则有[ε_t]F_new＝2×3.5×0.0012＝0.0084；

(5)由于[ε_t]F_new＝0.0084<ε＝0.015，因此，设计的管道不用采取抗震措施即可直接安装到该走滑断层中，并且管道与断层的交角θ为30°。

实例22

依然采用上述参数，与实例11不同的是，本实例中，覆盖土层厚度为80m，里氏震级M模拟为9.5级，管道与断层的交角θ取75°，修正系数γ取2，则有：

(1)计算地表位错量D：lnD＝1.186×9.5-0.076×80-7.005＝-1.818m，算得D＝0.162m；

(2)平行于管道轴向的断层位移ΔX＝Dcosθ＝0.162×cos75°＝0.042m，管道法线方向上的断层位移ΔY＝Dsinθ＝0.162×sin75°＝0.156m；

(3)计算管道单位长度摩擦力f_s＝5.141×10⁴N/m；

(4)将f_s代入公式 ${\left(2\mathrm{\&pi;}d\mathrm{\&delta;}E\right)}^2{\mathrm{\&epsiv;}}_{new}^3-4{\mathrm{\&pi;d\&delta;E\&Delta;Xf}}_s{\mathrm{\&epsiv;}}_{new}-{\left({\mathrm{\&Delta;Yf}}_s\right)}^2=0,$ 解得ε_new＝0.0004；

(5)对计算得到的ε_new进行修正，则有[ε_t]F_new＝2×2×0.0004＝0.0016；

(6)由于[ε_t]F_new＝0.0016<ε＝0.015，因此，设计的管道不用采取抗震措施即可直接安装到该走滑断层中，并且管道与断层的交角θ为75°。

本实例经过地震模拟试验后，发现该管道并没有出现明显的破裂和受损，因此，按照上述交角，设计的管道适于安装在该种条件下的走滑断层中。

实例23

依然采用上述参数，与实例22不同的是，本实例中，管道与断层的交角θ取85°，则有：

(1)平行于管道轴向的断层位移ΔX＝Dcosθ＝0.162×cos85°＝0.014m，管道法线方向上的断层位移ΔY＝Dsinθ＝0.162×sin85°＝0.163m；

(2)计算管道单位长度摩擦力f_s＝5.141×10⁴N/m；

(3)将f_s代入公式 ${\left(2\mathrm{\&pi;}d\mathrm{\&delta;}E\right)}^2{\mathrm{\&epsiv;}}_{new}^3-4{\mathrm{\&pi;d\&delta;E\&Delta;Xf}}_s{\mathrm{\&epsiv;}}_{new}-{\left({\mathrm{\&Delta;Yf}}_s\right)}^2=0,$ 解得ε_new＝0.0003；

(4)对计算得到的ε_new进行修正，则有[ε_t]F_new＝2×2×0.0003＝0.0012；

(5)由于[ε_t]F_new＝0.0012<ε＝0.015，因此，设计的管道不用采取抗震措施即可直接安装到该走滑断层中，并且管道与断层的交角θ为85°。

本实例经过地震模拟试验后，发现该管道并没有出现明显的破裂和受损，因此，按照上述交角，设计的管道适于安装在该种条件下的走滑断层中。

实例24

依然采用上述参数，与实例11不同的是，本实例中，覆盖土层厚度为90m，里氏震级M模拟为9.5级，管道与断层的交角θ取30°，修正系数γ取1.5，则有：

(1)计算地表位错量D：lnD＝1.186×9.5-0.076×90-7.005＝-2.578m，算得D＝0.076m；

(2)平行于管道轴向的断层位移ΔX＝Dcosθ＝0.076×cos30°＝0.066m，管道法线方向上的断层位移ΔY＝Dsinθ＝0.076×sin30°＝0.038m；

(3)计算管道单位长度摩擦力f_s＝5.141×10⁴N/m；

(4)将f_s代入公式 ${\left(2\mathrm{\&pi;}d\mathrm{\&delta;}E\right)}^2{\mathrm{\&epsiv;}}_{new}^3-4{\mathrm{\&pi;d\&delta;E\&Delta;Xf}}_s{\mathrm{\&epsiv;}}_{new}-{\left({\mathrm{\&Delta;Yf}}_s\right)}^2=0,$ 解得ε_new＝0.0005；

(5)对计算得到的ε_new进行修正，则有[ε_t]F_new＝2×1.5×0.0005＝0.0015；

(6)由于[ε_t]F_new＝0.00015<ε＝0.015，因此，设计的管道不用采取抗震措施即可直接安装到该走滑断层中，并且管道与断层的交角θ为30°。

本实例经过地震模拟试验后，发现该管道并没有出现明显的破裂和受损，因此，按照上述交角，设计的管道适于安装在该种条件下的走滑断层中。

本领域技术人员根据上述实施例内容，并结合现有技术和公知常识，可以毫无疑义地知晓本发明完整的技术方案。上述实施例中的数据均为试验所得的数据，并且值得说明的是，该实施例仅用于阐述本发明的技术方案，不应当用以限制本发明的保护范围，凡在本发明的主体设计思想和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.管道通过震动峰值为0.4g以上的走滑断层的设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)选取走滑断层，并计算其地表位错量D；

(2)任意选取需要安装在该走滑断层中的管道，并测量和记录该管道的参数，该参数包括管径d、壁厚δ、弹性模量E以及管道允许的最大拉伸应变ε；

(3)根据走滑断层中的覆盖土层厚度H设计管道与断层的交角θ，其中H为0～100m；

(4)根据地表位错量D与交角θ，利用公式ΔX＝Dcosθ计算出平行于管道轴向的断层位移ΔX，并利用公式ΔY＝Dsinθ计算出管道法线方向上的断层位移ΔY；

(5)利用公式 ${\left(2\mathrm{\&pi;d\&delta;E}\right)}^2{\mathrm{\&epsiv;}}_{\mathrm{new}}^3-4\mathrm{\&pi;d\&delta;E\&Delta;X}{f}_s{\mathrm{\&epsiv;}}_{\mathrm{new}}-{\left(\mathrm{\&Delta;Y}{f}_s\right)}^2=0$ 计算出由于断层错动而引起的管道拉伸应变ε_new，其中，f_s为管道单位长度摩擦力；

(6)利用公式[ε_t]F_new＝2γε_new计算出修正后的由断层位错引起的管道最大拉伸应变[ε_t]F_new，其中，γ为修正系数，其值为1～6；

(7)比较[ε_t]F_new是否小于或等于ε，是，则确定设计的管道适合安装在该走滑断层中，否，则重复步骤(2)、(5)、(6)，直至[ε_t]F_new小于或等于ε。

2.根据权利要求1所述的管道通过震动峰值为0.4g以上的走滑断层的设计方法，其特征在于，所述步骤(1)中，若走滑断层的土质为粉质黏土，则地表位错量D利用公式lnD＝1.331M-0.03H-9.124计算得到，其中，M为该走滑断层在安装管道前所发生过的最大地震的里氏震级。

3.根据权利要求1所述的管道通过震动峰值为0.4g以上的走滑断层的设计方法，其特征在于，所述步骤(1)中，若走滑断层的土质为黏土，则地表位错量D利用公式lnD＝1.186M-0.076H-7.005计算得到，其中，M为该走滑断层在安装管道前所发生过的最大地震的里氏震级。

4.根据权利要求2或3所述的管道通过震动峰值为0.4g以上的走滑断层的设计方法，其特征在于，所述里氏震级M的取值为7.0～10.0。

5.根据权利要求4所述的管道通过震动峰值为0.4g以上的走滑断层的设计方法，其特征在于，所述步骤(3)中，当0≤H≤30m时，θ取65°～85°；当30<H≤50m时，θ取10°～20°或75°～85°；当50<H≤80m时，θ取20°～30°或75°～85°；当80<H≤100m时，θ取任意角度。

6.根据权利要求5所述的管道通过震动峰值为0.4g以上的走滑断层的设计方法，其特征在于，所述步骤(5)中，f_s利用如下公式计算得到：

f_s＝μ(2W+W_P)(1)

W＝ρ_sdhg(2)

$W_P=\&lsqb;\mathrm{\&pi;}(d-\mathrm{\&delta;}){\mathrm{\&delta;\&rho;}}_m+\frac{\mathrm{\&pi;}}{4}{(d-2\mathrm{\&delta;})}^2\mathrm{\&rho;}\&rsqb;g---\left(3\right)$

式中，W为管道上表面至管沟上表面之间土壤单位长度的重力，W_P为管道与其内部介质之间的自重，μ为土壤与管道外表面之间的摩擦系数，ρ_s为走滑断层的土壤密度，h为管道埋入的深度，g为重力加速度，ρ_m为管材密度，ρ为管道输送介质的密度。

7.根据权利要求6所述的管道通过震动峰值为0.4g以上的走滑断层的设计方法，其特征在于，所述步骤(6)中，当0≤H≤30m时，γ取6～5；当30<H≤50m时，γ取4.5～4；当50<H≤80m时，γ取3.5～2；当80<H≤100m时，γ取1.5～1。