随着天然气管道建设规模的扩大,受限于地理和经济因素,埋地输气管道采用近距离并行或交叉敷设的情况逐渐增多。当其中一条管道发生泄漏爆炸时,易对相邻的天然气管道造成破坏,导致后者失效,进而产生耦合效应,扩大事故后果。因此,有必要开展埋地并行交叉天然气管道爆炸耦合风险分析和评估方面的研究。针对管道并行和交叉工况下源管道发生泄漏爆炸冲击目标管道的场景,通过理论计算和数值模拟相结合的方式进行研究,主要内容如下:(1)目标管道MISES峰值应力分析。通过LS-DYNA数值模拟的方法研究源管道泄漏气云爆炸作用下目标管道MISES应力变化及MISES峰值应力分布规律,经对比,相对于TNT当量法和TNO多能法,此方法分析气云爆炸的准确性更高;考虑土壤的粘滞作用和吸收作用,改进管道泄漏模型,确定气体有效爆炸体积;根据数值模拟数据建立气云爆炸后地表载荷分布预测模型,基于Boussinesq方程提出目标管道MISES峰值应力计算方法,分析设计参数和运行参数对目标管道MISES峰值应力的影响规律。(2)埋地并行交叉天然气管道爆炸耦合风险分析。管道失效概率方面,分别通过历史统计数据修正的方法和基于Monte-Carlo模拟的极限状态方法分析源管道和目标管道的失效概率,进而根据贝叶斯定理构建并行交叉天然气管道联合失效概率模型。事故后果方面,运用数值模拟方法分析两条管道分别形成气云发生爆炸的冲击波叠加效应,建立两气云爆炸事故后果耦合预测模型。(3)埋地并行交叉天然气管道爆炸耦合风险评估方法研究。结合并行交叉天然气管道联合失效概率和事故后果耦合模型,从事故发生概率、事故影响范围等方面对管道爆炸个人风险和社会风险的计算方法进行改进,建立埋地并行交叉天然气管道爆炸耦合风险评估模型。(4)提出埋地并行交叉天然气管道爆炸风险防控建议,进行工程应用。就管道设计参数和运行参数对管道事故发生概率的影响进行量化分析,提出应适当增大管道间距和埋深、降低管道运行压力等风险防控措施建议;分别选取管道并行和交叉敷设的实际案例进行工程应用,并在实施风险防控措施后对案例进行再评估,通过评估结果前后对比验证风险防控措施的有效性。