地基不均匀沉降引起埋地HDPE管道及上覆土体受力变形的模型试验研究.pptxVIP

地基不均匀沉降引起埋地HDPE管道及上覆土体受力变形的模型试验研究第1页/共25页 报告内容模型箱试验介绍模型箱试验结果和讨论结论与展望研究背景和意义第2页/共25页 研究背景和意义第3页/共25页 1 研究背景和意义◆ 埋地聚乙烯排水管管道工程技术规程(CECS164-2004)◆ 给水用聚乙烯(PE)管材(GB/T 13663-2000)◆ 聚乙烯塑钢缠绕排水管管道工程技术规程(CECS248-2008)市政给排水管道工程工程应用HDPE管道◆ 高密度聚乙烯(HDPE) 管道由于其自重轻、成本低以及不用考虑防腐蚀等特点，在我国的地下管道系统中得到了广泛的应用，保证HDPE管道服役期间的安全运行有着极为重要的意义第4页/共25页 2010年，上海虹桥排污管道 2014年，江苏盐城市供热管道 2014年，浙江宁波市天然气管道 地基不均匀沉降引起HDPE管道变形的案例1 研究背景和意义第5页/共25页 环向弯矩引起纵向劈裂纵向弯矩引起横向断裂受拉断裂剪切破坏压缩屈曲破坏地基不均匀沉降管道挠曲变形破坏方式1 研究背景和意义第6页/共25页 ◆ 研究管土相互作用机理，明确HDPE管道及其上覆土体中沉降变形的传递规律◆ 明确HDPE管道上覆土体中土拱效应的变化规律◆ 为减少HDPE管道工程灾变和提高服役期的安全性能，提供理论基础和技术指导管土相互作用沉降变形的传递1 研究目标管道的受力第7页/共25页 模型箱试验介绍第8页/共25页 2 模型试验介绍模型试验箱示意图◆ 通过模型箱底板的调节模拟地基的不均匀沉降，从而观测其对于埋地管道受力变形的影响第9页/共25页 管道类型第一次调节第二次调节第三次调节第四次调节第五次调节第六次调节#3—1 cm—3 cm—5 cm#41 cm—3 cm—5 cm—#51 cm—3 cm—5 cm—#6—1 cm—3 cm—5 cm2 模型箱试验介绍模型箱底板的调节◆ #4和#5底板的下调表征地基沉降槽深度的增加◆ #3和#6底板的下调表征地基沉降槽宽度的增加第10页/共25页 土压力盒◆ 用土压力盒以及自制的沉降板对管道及其上覆土体的受力变形进行检测沉降板2 模型箱试验介绍第11页/共25页 土压力盒和沉降板的布置示意图◆ P1和P2管道的轴线埋深保持一致，变化其纵向弯曲刚度◆ P2和P3管道的纵向弯曲刚度保持一致，变化其埋深2 模型箱试验介绍第12页/共25页 模型箱试验结果第13页/共25页 ◆ 随着模型箱底板的下调，管道顶部及其上覆土体中的土压力均逐渐增加土压力管道上覆土体3 模型试验结果第14页/共25页 ◆ 当管道截面底部沉降槽的宽度增加时，管道截面顶部处的土压力随之增大◆ 当沉降槽的深度增加时，管道截面顶部处的土压力增大的斜率减小甚至会出现降低土压力3 模型试验结果#3#4#5#6管道截面2和截面3顶部132第15页/共25页 管道顶部3 模型试验结果土拱率◆ 在填土阶段，管道上覆土体中产生了正土拱效应◆ 在模型箱底板下调阶段，管道顶部处负土拱效应大于管道顶部50 cm处。管道顶部50 cm填土阶段模型箱底板下调阶段第16页/共25页 3 模型试验结果土拱率◆ 在填土阶段，管道上覆土体中产生了正土拱效应◆在模型箱底板下调阶段，管道顶部20 cm处负土拱效应大于管道顶部处。管道顶部管道顶部20 cm管道顶部管道顶部20 cm填土阶段模型箱底板下调阶段第17页/共25页 ◆ 用修正的高斯公式对于HDPE管道的变形曲线进行拟合分析 (Peck, 1969; Attewell and Woodman, 1982;)修正高斯曲线3 模型试验结果管道的沉降变形曲线第18页/共25页 3 模型试验结果◆ 管道沉降变形曲线的宽度与模型箱底板沉降槽的深度变化无关，而随着沉降槽宽度的增大而增大◆ 抗弯刚度大或者上覆土层厚度小的管道，其沉降变形曲线的宽度较大修正高斯曲线管道的沉降变形曲线第19页/共25页 3 模型试验结果管道上方土体的沉降变形曲线◆ 管道的存在对于土体沉降产生了明显的抑制作用◆ 抗弯刚度大的管道对于土体沉降的抑制作用较大管顶20 cm管顶20 cm管顶50 cm管顶50 cm第20页/共25页 沉降变形百分比： (A1/A2)*100%3 模型试验结果管顶20 cm管顶50 cm管道顶部◆ 抗弯刚度大或者上覆土层厚度小的管道对于土体沉陷的变形抵抗能力较强◆ 上覆土层厚度小的管道对于上覆土体的沉降抑制作用较为明显◆ 抗弯刚度大的管道对于上覆土体的沉降抑制作用较为明显第21页/共25页 结论与展望第22页/共25页 4 结论与展望◆ 地基