管道破损引起的路基脱空力学分析及检测技术

发布时间：2022-12-04 15:19

　　近几年,国内外的城市道路和地基塌陷事故发生频繁,严重威胁到了人民的生命安全和正常生活。系统分析地下空洞的形成原因及力学机理,对检测道路塌陷隐患并预防类似事故的发生具有重要的工程意义。本文依托天津市交通运输科技发展计划项目（2016A-02-01）,针对天津滨海地区的土质特点,借助FLAC3D有限差分软件对有埋地管道和地下空洞的土体进行力学分析,综合分析了地下空洞的空间位置及尺寸、土质状况及力学参数和其他外部影响因素对空洞和道路结构稳定性的影响,并总结出判断地下空洞稳定性的方法,为实际工程应用提供技术指导。主要研究内容如下:（1）基于已有的事故分析研究报告,分析了城市道路路基塌陷事故的原由,依据极限平衡理论,推导出了空洞要保持稳定状态的极限跨径公式;（2）利用FLAC3D软件,对建立模型用到的参数取值进行了分析,选取合适的本构模型,边界条件、初始条件与接触条件,并对形成空洞后的土体进行力学分析,给出空洞失稳和地面结构失稳的判断条件;（3）采用控制变量的方法定量分析了地下空洞的上覆土层厚度、空洞的高度和空洞的水平半径对空洞稳定性和地面结构安全性的影响;（4）由于土的力学参数较多,首先分析了... 

【文章页数】：102 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 国内外研究现状
    1.3 本文的研究内容
    1.4 研究技术路线
第二章 路基脱空的理论分析
    2.1 塌陷形成原因
    2.2 空洞稳定的力学理论
    2.3 有路面结构的地下脱空力学分析
    2.4 本章小结
第三章 路基脱空的FLAC3D数值模拟
    3.1 FLAC3D软件介绍及计算原理
    3.2 脱空形状的确定
    3.3 网格划分
    3.4 本构模型及材料特性
    3.5 边界条件与初始条件
        3.5.1 边界条件
        3.5.2 初始条件
        3.5.3 模型高度确定
    3.6 接触条件
    3.7 极限跨度半径的确定
        3.7.1 计算终止条件
        3.7.2 模型位移分布
        3.7.3 模型应力分布
        3.7.4 模型塑性破坏区域分布
        3.7.5 计算结果分析
    3.8 本章小结
第四章 地下空洞的空间位置及尺寸影响
    4.1 上覆土层厚度为1.0m
        4.1.1 空洞的高度为1.0m
        4.1.2 空洞的高度为2.0m
        4.1.3 空洞的高度为3.0m
        4.1.4 空洞的高度为4.0m
        4.1.5 空洞的高度为5.0m
    4.2 上覆土层厚度为2.0m
    4.3 上覆土层厚度为3.0m
    4.4 上覆土层厚度为4.0m
    4.5 上覆土层厚度为5.0m
    4.6 地下空洞的空间位置及尺寸参数综合分析
    4.7 本章小结
第五章 土质状况及力学参数的影响
    5.1 土质力学参数的影响大小分析
        5.1.1 重度的影响
        5.1.2 压缩模量的影响
        5.1.3 泊松比的影响
        5.1.4 粘聚力的影响
        5.1.5 内摩擦角的影响
    5.2 粘聚力与内摩擦角的影响
    5.3 天津典型土质参考
    5.4 本章小结
第六章 其他外部影响因素
    6.1 埋置管道参数的影响
        6.1.1 管材的影响
        6.1.2 壁厚的影响
        6.1.3 管径的影响
    6.2 有道面结构时,道面结构参数的影响
    6.3 车辆荷载的影响
    6.4 本章小结
第七章 管道破损引发的空洞检测技术
    7.1 检测技术选取
    7.2 工程应用
        7.2.1 雷达测线布置
        7.2.2 高密度震动映像测线布置
        7.2.3 探测结果分析
第八章 结论与展望
    8.1 结论
    8.2 展望
致谢
参考文献


【参考文献】：
期刊论文
[1]上海地区地面塌陷形成机理分析研究[J]. 陈敏,何招智,袁家余.  上海国土资源. 2018(04)
[2]天津高新技术产业园区海泰小区路面塌陷成因[J]. 毛小平,吴冲龙,师学明.  工程地质学报. 2016(02)
[3]城市道路路基空洞区演变分析[J]. 肖文兴,钱劲松.  交通科技. 2016(02)
[4]基于弹塑性模型的土洞地区管沟坍塌主要原因分析[J]. 张效铭,谢孟卿,陈澍,高怡然.  石油工程建设. 2015(06)
[5]管土接触作用下埋地管道力学分析[J]. 杨辉,王婷,雷铮强,李明菲,玄文博,王富祥,陈健.  石油矿场机械. 2015(07)
[6]地下空洞引起土质地层地陷的形成机制与预测研究[J]. 李涛,张子真,宗露丹.  岩土力学. 2015(07)
[7]城市道路地下空洞病害发展机理及对路面塌陷的影响[J]. 陶连金,袁松,安军海.  黑龙江科技大学学报. 2015(03)
[8]天津市道路塌陷根源分析及其防治对策[J]. 毛小平,黄少华.  自然灾害学报. 2014(06)
[9]城市道路塌陷成因与机理分析[J]. 李智强.  华东公路. 2013 (04)
[10]破损排污管道管周土体侵蚀及事例分析[J]. 郭帅,刘国华,张土乔.  给水排水. 2013(S1)

博士论文
[1]城市地下工程漏水漏砂灾害演化机理的试验与理论研究[D]. 戴轩.天津大学 2016
[2]城市排水系统地下水入渗及土壤侵蚀问题研究[D]. 郭帅.浙江大学 2012
[3]线性工程路基岩溶土洞（塌陷）灾害防治综合研究[D]. 蒋小珍.中国地质大学（北京） 2008

硕士论文
[1]交通荷载作用下管线渗漏引起城市路面塌陷问题研究[D]. 武天仪.郑州大学 2018
[2]城市地下管道渗漏引起的路面塌陷机理分析与研究[D]. 王帅超.郑州大学 2017
[3]水侵城市土质路基地面塌陷机理的研究[D]. 袁鹏.中国矿业大学 2014
[4]土质地层地陷机理分析及数值模拟[D]. 张子真.北京交通大学 2012
[5]长平高速公路K73+200～K73+500段路面塌陷勘察评价及治理研究[D]. 彭文.吉林大学 2011
[6]地下排水管道泄漏对地面塌陷的影响研究[D]. 陈川.首都经济贸易大学 2011



本文编号：3708508