荷载作用下砂土边坡-管道相互作用试验研究

随着我国西气东输、南水北调等重大工程的快速推进,埋地管道不可避免地会穿越高陡山区,并受到区域地形地貌的影响,而关于边坡-管道相互作用机制的认识还相对滞后,相关研究亟需加强。基于分布式光纤应变传感(distributed strain sensing,简称DSS)、粒子图像测速(particle image velocimetry,简称PIV)技术,开展加载工况下砂土边坡-管道相互作用的室内模型试验,探究了临坡地基极限承载力的影响因素,并研究了不同坡角下边坡土体变形破坏机制及埋地管道的结构响应特征。研究结果表明:(1)临坡地基经历了弹性压密、局部剪切和整体破坏3个阶段,并呈现不对称楔形破坏模式;(2)临坡地基极限承载力随着坡角的增大呈减小趋势,同一坡角下埋地管道的存在会降低临坡地基极限承载力;(3)管道对边坡滑裂面形成路径的影响程度随着坡角的增大而变大;(4)在荷载作用下埋地管道横截面环向应变呈“椭圆化”分布,据此提出了管周界面土抗力的简化计算模型与椭圆度计算式。相关结论对边坡-管道系统的变形控制与结构设计有一定的参考和借鉴意义。

埋地管道竖向隆起破坏研究综述

埋地管道因其运输量大、安全快捷、经济高效等优点被广泛应用于水利工程、市政工程、海洋工程等领域,是能源运输的“生命线”。然而,埋地管道及其附属结构物所受的工作荷载和所处的地质条件复杂多变,使得管道容易发生竖向隆起、屈曲破坏。管道竖向隆起过程涉及复杂的管‐土相互作用,掌握其变形及破坏机制对于确定管周土抗力、优化管道结构设计具有重要的意义。近年来国内外对管道隆起屈曲的变形破坏机理开展了系统研究,并探讨了影响土抗力发挥的主要因素,包括土体类型、密实度、排水条件、管径大小、管道隆升速率、管道埋置率等,并提出了土抗力简化预测模型。本文分别从管周土体破坏模式、土抗力影响因素、土抗力预测模型三个方面,评述了埋地管道竖向隆起、屈曲破坏的研究进展,并指明了该领域未来的发展方向。