流激振动作用下穿管堤防渗流分析

以广东省某穿管堤防为例,建立三维管道-堤防有限元模型来进行计算分析。根据现场实测振动响应数据进行荷载反演得到流激振动荷载,计算流激振动对管周土体的最大扰动范围,在该影响范围内进行流激振动荷载对穿管堤防渗流场的影响分析。结果表明:流激振动荷载作用下管周土体渗透系数增大,穿管堤防浸润线明显升高,且穿管导致堤防下游坡面渗流区域出现扩大现象;穿堤管道导致堤防最大渗流速度成倍增加,且中部穿管工况的堤防渗流速度与渗透力最大;管周土体孔隙压力随着管道埋深的加深而增大,在堤防下游坡面位置处有急剧下降趋势;对中部穿管工况进行防渗措施数量、尺寸敏感性分析可得,堤内管道全程布置外包混凝土为最优布置工况,正方形外包混凝土边壁至管壁的厚度选定为0.3D,正方形截渗环边壁至管壁的厚度以0.6D~0.75D为宜,截渗环的数量选定4个及以上为宜。

基于传递熵的穿管堤防结构振动传递路径分析

穿管堤防工程结构复杂,运行过程中“水流-管道-堤防”三位一体的耦合振动,加之多源激励导致的噪声干扰,加大了穿管堤防结构振动传递路径识别难度。针对此问题,以广东省北江大堤穿堤管道工程为研究对象,联合传递熵理论和VMD-SVD降噪方法,实现穿管堤防结构振动路径分析。首先进行振源分析,在借助于仿真信号确定传递熵方法有效性后,采用VMD-SVD联合滤波方法对振动测试信号分离的每一个IMF自适应定阶,滤除振动噪声;最后基于传递熵理论对穿管堤防结构振动传递路径进行识别,同时借助于信息传递率定量验证传递熵识别路径的有效性。结果表明:不规则振动是以泵站机组为起始点,沿管轴线逐步向外传递,对于穿堤管段,管道的振动能量有42.4%传递至上部覆土层,仅有37.6%的振动能量继续沿管轴线向下传递。相关研究成果有助于寻找穿管堤防振动传递关键节点,为穿管堤防工程运行管理提供相应参考。

考虑管-土耦合的穿管堤防地震动力响应分析

以广东省某穿管堤防为例,考虑管道与土体间的相互作用,建立管道-堤防三维数值仿真模型,通过二次开发实现地基边界弹簧-阻尼器的模拟,探究地震作用下堤防与管道的动力响应规律。结果表明,在0.1g地震加速度作用下,堤防竖向位移沿堤防高度的增加而增大,沿轴线方向逐渐减小;管道顶部及底部位移最大值均大于左右两端;管道应力分布规律与位移变化相似,穿堤管道中部断面的各点Mises应力最大,管道应力最值与土体覆盖层厚度成正比,说明堤防和管道中间段位置抗震能力较薄弱,后续穿堤工程的抗震设计中应重点监测堤内管道中部断面附近应力和位移,为保障穿堤工程安全稳定运行有重要的现实意义。