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地层沉陷中埋地HDPE管道力学状态及模型试验分析
  • ISSN号:1000-4548
  • 期刊名称:《岩土工程学报》
  • 时间:0
  • 分类:TU432[建筑科学—岩土工程;建筑科学—土工工程]
  • 作者机构:[1]东南大学交通学院岩土工程研究所,江苏南京210096, [2]江苏省城市地下工程与环境安全重点实验室,江苏南京210096
  • 相关基金:江苏省自然科学基金面上项目(BK2013294,BK2012022); 国家自然科学基金项目(51278100,41472258); 中央高校基本科研业务费专项资金项目; 江苏省普通高校研究生科研创新计划资助项目(KYLX_0144)
中文摘要:

地层沉陷致埋地HDPE管道事故频发,主要原因之一是地层沉陷过程中所诱发的管道附加应力和变形剧增,从而导致管道破坏。已有研究成果大多集中于固定尺寸沉陷区域管道与周围土体力学特性的分析,尚无相关理论预测沉陷发展过程中管道力学响应特征变化规律。利用自制室内足尺大型模型试验系统,以粗砂为管道开挖沟槽回填料,通过调整模型箱底板的下沉模拟地层沉陷形成过程,研究埋地HDPE双壁波纹管道的受力变形特性及其上覆回填料土体的沉降分布规律。试验结果表明:1地层沉陷过程中HDPE管道的竖向变形符合修正高斯分布曲线;2随着土体沉陷的发展,管道顶部土压力随之增大,且试验管道顶部的土拱率由0.7增大到2.05,呈现出明显负土拱效应;3对于相同抗弯刚度管道,土体沉陷变形所致管道附加变形随管道上覆土层厚度的减小而减小;4随着管道抗弯刚度增加,埋地管道对于土体的沉降抑制作用愈加明显。

英文摘要:

Failure of buried high-density polyethylene(HDPE) pipes caused by land subsidence is often encountered in the engineering practice. The main reason is the additional stress and strain on the buried HDPE pipes induced by the land subsidence. Most of the previous studies focus on the mechanical responses of HDPE pipes to a mobilized zone in the ground with a specific size. However, no analytical methods are available to evaluate the pipe responses during the process of ground movement. In this study, coarse sand is filled in a custom-made pipe-soil interaction testing system, and the lowering of the adjustable bottom of the test box is used to simulate the effect of land subsidence. During the test process, the earth pressure, deformation of HDPE pipes and subsurface settlement above the pipe are measured. The test results demonstrate that(1) The vertical deflection distribution of HDPE pipes in the longitudinal direction agrees well with the modified Gaussian curve;(2) The vertical earth pressure on the pipe crown increases with the lowering of the bottom plates, and the soil arching ratio at the pipe crown increases from 0.7 to 2.05, which indicates that negative soil arching occurs above the pipe during the ground movement;(3) The effect of the ground movement on the deformation of HDPE pipes gradually decreases with the decrease of the thickness of soil cover;(4) The magnitude of the subsurface settlement above the pipe is limited more significantly when the bending stiffness of the pipe increases.

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期刊信息
  • 《岩土工程学报》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科协
  • 主办单位:中国水利学会 中国土木工程学会 中国力学学会 中国建筑学会 中国水力发电工程学会 中国振动工程学会
  • 主编:蔡正银
  • 地址:南京虎踞关34号
  • 邮编:210024
  • 邮箱:ge@nhri.cn
  • 电话:025-85829553 85829534
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-4548
  • 国内统一刊号:ISSN:32-1124/TU
  • 邮发代号:28-62
  • 获奖情况:
  • 中国科协二等奖,江苏省首届优秀期刊奖,连续三次被评为核心期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:54826