文献类型：学位论文

中文题名：地下既有管线破坏对邻近管线变形影响规律研究

作者：李朝旺[1];

机构：[1]绍兴文理学院;

导师：雍睿;绍兴文理学院|朱益军;绍兴文理学院

授予学位：硕士

语种：中文

中文关键词：管线变形;土体位移;高斯曲线;数值模拟;模型试验

中文摘要：随着我国城市化进展的持续推进,城市规模发展迅速,我国城市地下管网系统目前已趋于完善。地下管线作为天然气、石油、自来水等资源的运输工具,具有运输快速、便捷、不占地面空间等优点,它是地下生命线系统的重要组成部分,为城市供应燃气,供水,污水排放和供热。经过国内外学者研究,刚性地下管线在发生渐进破坏的过程中必然导致局部管身强度降低,不可避免地引起管周土体发生位移,破坏土体内部初始应力平衡状态,进而导致邻近管线出现管身应力集中、变形过大等现象。然而,目前就地下既有管线破坏扰动土体平衡,导致邻近管线承受不均匀力而发生受力变形等问题尚缺乏深入探讨和研究。本文在管线控制标准和国内外学者在管土相互作用上的研究基础上,采用理论分析、数值模拟和室内试验相结合的手段,对地下既有管线影响邻近管线进行研究。主要内容有:（1）结合管土相互作用原理,从前人研究的基础理论上研究地下既有管线破坏造成邻近管线变形的规律;分析邻近管线受力机理及破坏模式,以及邻近管线变形的因素及其影响程度。（2）利用ABAQUS有限元软件模拟砂土地下管线,比较分析不同条件下地下管线影响下相邻管道的变形规律。其中,地下既有管线和邻近管线的相对位置、管径、埋深、管道材料、管道接头类型均为模拟研究的影响因素。（3）根据试验要求,自行开发试验装置和系统,研究地下管道损伤对相邻管道变形的影响,研究内容主要包括:（1）地下既有管线破坏过程中,管-土协同变形、管周土变形分析;（2）地下既有管线破坏过程中,邻近管线管周土压力分布、管道的附加应力分布特征分析;（3）利用Match ID技术监测土体位移,为邻近管线管周土体位移情况作参考。ABAQUS模拟结果和室内试验结果吻合度较高,由此得到结论:（1）根据敏感性分析,各因素影响程度从强到弱的顺序是:埋深＞管径＞相对位置。（2）地下管线发生变形的直接因素是管周土对其管身上侧的压力以及与管身的摩擦力,采用修正的高斯曲线公式对由数值模拟和模型试验得到的邻近管线重力方向位移数据进行拟合,得到高斯曲线的修正参数。根据修改的高斯曲线可以估算得到管线的沉降量。（3）根据以上得到的规律可以得到一些保护地下管线的措施:（1）地下管线埋深半米为宜,过浅容易受到地面活荷载对其的损害,过深则加大工程量,不利于成本、工期控制;（2）地下管线的管径≤80mm时,管线刚度下降,沉降很大,应采用特殊措施进行保护;（3）当地下既有管线与邻近管线处于同一竖直平面且邻近管线位于上方时,若其管身出现破坏引发管周土发生沉陷,在重力影响下,邻近管线对应沉陷区域的部分会发生沉降,故在管线布施过程中,尽量保持两条相邻管线不处于同一竖直平面上。