本文選題：離心模型試驗　切入點：傾斜場地　出處：《浙江大學(xué)》2017年博士論文

【摘要】：供水、供電、供氣、通信線路等管網(wǎng)工程是現(xiàn)代工業(yè)以及城鎮(zhèn)生活的大動脈,被看作城市的“生命線工程”。隨著城市土地資源的緊缺和環(huán)境需求的提高,越來越多的生命線工程被埋于地下,形成地下管線系統(tǒng)。然而,地下管線系統(tǒng)自身比較脆弱,隆起(上浮)破壞現(xiàn)象極為常見,特別是在具有一定坡度的傾斜區(qū)域。目前,國內(nèi)外學(xué)者對管土相互作用的研究大多建立在水平場地前提下,而實際更為普遍的傾斜場地則較少涉及,現(xiàn)有成果對真正認(rèn)識傾斜場地管道失穩(wěn)機理還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠�；诖�,本文采用理論分析和試驗研究相結(jié)合的方法,分別對兩種致災(zāi)環(huán)境下(非液化場地和液化場地)傾斜場地淺埋管道隆起(上浮)破壞問題進(jìn)行了研究:(1)分析了非液化場地管周土體變形模式和管道隆起抗力的發(fā)揮特征,提出了管道隆起抗力以及破裂角的估算方法,并采用前人理論公式和本文試驗結(jié)果驗證其合理性;(2)分析了液化場地埋地管道及其周圍土體的動力響應(yīng)特性,研究了液化過程中管道受力特性和管土變形模式,在此基礎(chǔ)上提出了管道受力估算模型,并采用離心模型試驗結(jié)果驗證,從而揭示了液化場地管道失穩(wěn)機理。本文所做的主要工作和研究成果如下:1、圍繞傾斜非液化場地管道隆起破壞問題,進(jìn)行了九組傾斜場地管道隆起變形離心模型試驗,分析了淺埋管道隆起時管周土體變形模式和隆起抗力發(fā)揮特征,研究表明傾斜場地管周土體變形模式與水平場地不同,當(dāng)場地傾角大于0°時,管道兩邊破裂面呈非對稱破壞模式,破裂面整體向坡腳方向偏轉(zhuǎn)。管道埋深比一定時,破裂面偏轉(zhuǎn)程度隨場地傾斜程度增大而增大;場地傾角一定時,破裂角偏轉(zhuǎn)程度隨埋深比H/D增大而減小。不同埋深、不同場地傾斜程度下管道隆起抗力發(fā)揮過程相似,均呈現(xiàn)初期增長較快,峰值后逐漸衰減的駝峰型曲線特征;管道隆起抗力受埋深和傾斜程度影響較大,傾斜場地埋地管道隆起抗力小于水平場地,該值的減小程度隨著埋深增加而減弱,隨著場地傾角的增加而加劇。2、在傾斜場地管道隆起變形離心模型試驗研究的基礎(chǔ)上,本文基于Rankine理論和摩爾庫倫強度準(zhǔn)則,采用Terzaghi圖解法,分析管周土體破裂面上一點的應(yīng)力,根據(jù)極限平衡分析方法提出了傾斜場地管道隆起抗力理論計算公式和管周破裂角計算方法,并與前人理論研究和本文離心模型試驗結(jié)果進(jìn)行了對比驗證。3、基于水平液化場地埋地管道動力離心模型試驗,研究了液化場地淺埋管道上浮破壞問題,結(jié)果表明:水平場地管道側(cè)向位移極小,主要表現(xiàn)為豎向上浮破壞,且埋深越淺、振動幅值越大,管道上浮破壞更易發(fā)生;上浮失穩(wěn)過程中,管周土體呈“心”形流動變形,影響范圍遠(yuǎn)大于同埋深非液化場地管道;管道上浮變形的開始、停止與振動本身無對應(yīng)關(guān)系,而與振動所引發(fā)的場地內(nèi)孔壓,土體變形等因素相關(guān),是多力耦合作用的結(jié)果。在此基礎(chǔ)上,本文提出了水平液化場地管道上浮受力估算模型,并采用離心模型試驗結(jié)果驗證其合理性。4、基于傾斜液化場地管道離心模型試驗,分析了傾斜液化場地管土變形模式和失穩(wěn)機理,結(jié)果表明:傾斜液化場地中管道除了會產(chǎn)生上浮變形外,還存在顯著的側(cè)向變形,整體呈現(xiàn)出向坡腳上方運動的趨勢。管道失穩(wěn)過程中,液化坡體表面存在零位移矢量區(qū)域,場地內(nèi)土體成層延該區(qū)域“外半環(huán)”流動,整體呈現(xiàn)出圓弧狀流動變形的特征,明顯不同于水平液化場地,也不同于不含結(jié)構(gòu)物的傾斜液化場地。管道失穩(wěn)變形是多力綜合作用的結(jié)果,與場地孔壓、管周土體變形等因素有關(guān)。振動引發(fā)場地超靜孔壓上升的同時,管周土體上覆土重、管底支承力和管周土強度均發(fā)生變化,管道自身平衡條件被打破,產(chǎn)生上浮和側(cè)向變形�；谠囼灲Y(jié)果,本文提出了圓弧滑動面假設(shè),建立了管道受力估算模型,并采用離心模型試驗結(jié)果驗證其合理性。
[Abstract]:In this paper , the characteristics of pipeline uplift resistance and deformation pattern of pipeline are studied by means of theoretical analysis and experimental research . Based on the results of centrifugal model test of horizontal liquefaction site , this paper presents a method for estimating pipeline uplift resistance of liquefied site . The results show that the horizontal displacement of pipeline in inclined liquefaction site is very small , which is different from that of horizontal liquefaction site .

【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TU990.3

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 蔣明鏡;廖兆文;張望城;王華寧;;砂埋管道上浮地基破壞機理的離散元模擬[J];地下空間與工程學(xué)報;2015年06期

2 張建經(jīng);范剛;王志佳;張明;彭盛恩;;小角度成層傾斜場地動力響應(yīng)分析的大型振動臺試驗研究[J];巖土力學(xué);2015年03期

3 張海霞;崔建偉;陳丹鳳;陳楊洋;;一種結(jié)構(gòu)解耦的新型應(yīng)變式三維力傳感器研究[J];傳感技術(shù)學(xué)報;2014年02期

4 倪偉杰;朱斌;陳仁朋;周建;黃博;;回填軟土中管道上浮力測試及計算方法[J];巖土工程學(xué)報;2014年03期

5 湯旅軍;陳仁朋;尹鑫晟;孔令剛;黃博;陳云敏;;密實砂土地層盾構(gòu)隧道開挖面失穩(wěn)離心模型試驗研究[J];巖土工程學(xué)報;2013年10期

6 賈寧;;有限填土靜止土壓力系數(shù)計算方法研究[J];巖土工程學(xué)報;2012年07期

7 G.Dan;N.Sultan;B.Savoye;J.Deverchere;K.Yelles;郭健;;定量研究粉砂質(zhì)沉積物在地震過程中導(dǎo)致斜坡破壞的作用:阿爾及利亞邊緣的例子[J];世界地震譯叢;2011年06期

8 劉潤;閆澍旺;王洪播;張軍;徐余;;砂土對埋設(shè)管線約束作用的模型試驗研究[J];巖土工程學(xué)報;2011年04期

9 劉潤;李彪;王洪播;張軍;徐余;;砂土中埋設(shè)管線豎直向上運動時土抗力研究[J];巖土力學(xué);2011年S1期

10 宋飛;張建民;劉超;;各向異性砂土K_0試驗研究[J];巖土力學(xué);2010年12期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前6條

1 孫政波;離心機振動臺試驗驗證基于剪切波速的碎石樁抗液化技術(shù)[D];浙江大學(xué);2016年

2 韓超;強震作用下圓形隧道響應(yīng)及設(shè)計方法研究[D];浙江大學(xué);2011年

3 童磊;軟土淺埋隧道變形、滲流及固結(jié)性狀研究[D];浙江大學(xué);2010年

4 鄒德高;地震時淺埋地下管線上浮機理及減災(zāi)對策研究[D];大連理工大學(xué);2008年

5 周云東;地震液化引起的地面大變形試驗研究[D];河海大學(xué);2003年

6 劉愛文;基于殼模型的埋地管線抗震分析[D];中國地震局地球物理研究所;2002年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 徐澤龍;逆斷層錯動引起上覆土層破裂的模型試驗研究[D];浙江大學(xué);2015年

2 藺港;局部沉陷誘發(fā)騰發(fā)型覆蓋層破壞的理論與試驗研究[D];浙江大學(xué);2014年

3 蔡武軍;不均勻沉降引起壓實粘土屏障開裂及優(yōu)勢滲流分析[D];浙江大學(xué);2014年

4 曹建國;場地大變形下供水管道破壞試驗及地震安全評估[D];浙江大學(xué);2014年

5 梁甜;含粘粒砂土抗液化性能的剪切波速表征研究[D];浙江大學(xué);2013年

6 樊繼營;水平偏心受荷群樁中樁—土—樁相互作用研究[D];浙江大學(xué);2013年

7 黃增斌;地震作用下地下管線響應(yīng)分析[D];北京工業(yè)大學(xué);2012年

8 劉智;供熱管網(wǎng)地震災(zāi)害損失評估技術(shù)研究[D];中國地震局工程力學(xué)研究所;2011年

9 張軍;海底管線豎直向屈曲劇變過程中土體抗力的研究[D];天津大學(xué);2010年

10 吳迪;西氣東輸管道沿線水毀災(zāi)害評價方法體系[D];西南交通大學(xué);2008年

，

本文編號：1677701