滑坡作用下埋地管道的受力分析与防护对策

我国长距离输油气管道沿途发育有众多的地质灾害,其中滑坡地质灾害是导致埋地输油气管道损坏的重要原因之一,因此,在滑坡变形带中敷设管道时必须考虑坡体变形对管道的影响。根据工程实例,运用ANSYS有限元模拟软件建立模型,以Flac3D软件进行计算,对管道横穿、纵穿滑坡两种不同形式下的管道受力和变形进行模拟分析。结果表明:管道横穿滑坡时,管道两端和中间部位易出现破坏;管道纵穿滑坡时,管道两端易出现破坏。最后,针对分析结果提出了管道穿越滑坡的防护对策。     

西气东输甘-陕-晋段滑坡对管道的破坏特点

西气东输干线甘-陕-晋段是我国油气管道中遭受滑坡危害最严重的地段之一。自2002年以来,该段至少发生了32起危害或严重威胁管道安全的滑坡事件。基于32处滑坡灾害数据,分析了滑坡作用下管道的变形破坏特点与管道展布方向和滑坡轴向的关系以及与滑坡发育特征的关系。研究发现:管道变形破坏程度与管道展布方向和滑坡轴向有直接关系,与滑坡岩土类型无对应关系,与滑坡规模正相关。滑体厚度对纵向滑坡中管道变形破坏无明显影响,对横向滑坡中管道变形破坏作用显著。针对管道沿线滑坡,设计时应以避绕为优先原则,避无可避时应采取排水、抗滑支挡、减重反压等方式提高坡体稳定性;建设阶段应分段施工减少对坡体的扰动;运营阶段,可在管侧增加抗滑桩或固定支墩、开挖隔力沟、更换管沟回填材料等方式降低管道周围土压力及约束强度。建议开展坡体变形及管道应变监测,便于及时采取工程措施防止滑坡发生或管道应力过度集中。     

下蜀土边坡降雨型滑坡的成因分析

在分析降雨型滑坡破坏模式以及下蜀土边坡稳定性影响因素的基础上,对南京典型剖面下蜀土物理力学性质进行分析,总结了下蜀土滑坡的主要成因。研究结果表明,随着降雨过程中包气带水分运移,下蜀土非饱和土体边坡内孔隙水压力和岩土界面基质吸力的分布不断发生变化,土体抗剪强度也随之不断变化,受其影响,边坡极易发生降雨型滑坡。     

软岩隧道锚变形破坏机理缩尺模型试验研究

为了研究软岩中隧道锚变形破坏机理及破坏模式,通过对隧道锚现场1∶10缩尺模型进行超载破坏试验,对加载过程中锚体模型的外观变形、内观变形、钻孔测斜以及破坏裂缝进行分析,获得了锚体模型在推力作用下载荷-变形全过程曲线以及变形破坏特征,并结合数值模拟的超载试验结果进行了综合分析。研究成果表明锚体模型变形破坏全过程类似于软岩载荷试验变形破坏3个阶段;锚塞体底部与岩体接触面部位受拉剪破坏形成破坏底边界,锚塞体上方岩体受锚塞体向上挤压形成纵向拉裂缝以及与锚塞体成约45°夹角的剪裂缝。隧道锚极限承载能力主要取决于锚塞体底界面以及上部岩体抗拉能力和抗剪能力。     

钢纤维钢筋混凝土单向板受弯试验研究

通过尺寸为500 mm×100 mm×2 000 mm的3块掺钢纤维和1块普通钢筋混凝土板的受弯试验,得到板在各级荷载下挠曲线、荷载—跨中挠度曲线、裂缝开展情况及破坏形态。结果表明:掺入钢纤维可以提高钢筋混凝土单向板开裂荷载、屈服荷载、极限荷载以及刚度和弯曲韧性,有效阻滞板裂缝的开展;钢纤维钢筋混凝土单向板的刚度呈三阶段变化,破坏形式为受拉钢筋屈服,与普通钢筋混凝土单向板一致。     

碎裂岩夹层中大跨度悬索桥隧道锚稳定性分析

隧道锚作为悬索桥的重要受力构件,其稳定性是保证悬索桥安全运行的关键。为探究某大跨度铁路悬索桥隧道锚在碎裂岩夹层中的受荷响应规律,建立精细化数值模型,对隧道锚的稳定性进行综合评估,论证隧道锚在碎裂岩夹层中的适用性和安全性。研究表明：碎裂岩夹层对隧道锚的变形影响显著,隧道锚后锚面及围岩的位移分布曲线呈左高右低的“驼峰状”,锚塞体界面摩阻力在碎裂岩夹层区域产生突变。锚-岩联合体的破坏从碎裂岩夹层中锚塞体拱顶区域开始,逐步向拱腰和拱底扩展,直至锚-岩界面塑性区贯通,其破坏模式为锚-岩接触带的剪切破坏。隧道锚的综合承载力以钢束受拉破坏为控制条件,综合极限承载力为2.3倍设计主缆力。隧道锚在碎裂岩夹层中的稳定性和适应性良好。     

互层倾倒边坡岩层折断深度对挠度的影响分析

针对互层反倾岩质边坡倾倒破坏问题,在综合考虑软岩和硬岩力学性质差异的基础上提出了"组合悬臂梁"模型,并对各悬臂梁进行了力学分析。依据最大拉应力破坏准则建立平衡方程,计算出硬岩岩层的折断深度,并利用"分段叠加法"给出了组合岩层坡表处挠度计算公式。根据澜沧江苗尾水电站库区左岸一典型反倾软硬互层岩质边坡岩体参数,研究折断深度对组合岩层挠度的影响,结果表明:硬岩岩层折断深度越大组合岩层坡表处挠度越大;折断深度一定时,随着软岩与硬岩厚度比的增大、弹性模量比减小,组合岩层挠度增大;组合岩层挠度较大区域集中在岩层倾角60°附近,推测组合岩体岩层倾角接近60°时容易发生倾倒变形。     

鄂西山地降雨-滑坡关系研究

降雨是触发斜坡失稳的重要因素。鄂西山地90%的滑坡是降雨引起的,对埋藏较浅的输气管道威胁巨大,为了最大限度的保证管道安全,实现管道沿线滑坡的早期预警,降雨和滑坡之间关系的研究极其必要。文章根据历史滑坡和历史气象数据,分别研究了前期累计降雨量和降雨强度-持续时间(ID)对滑坡的控制,得到了鄂西降雨触发型滑坡的阈值函数,土滑:I=22.14D~(-0.22),岩滑:I=60.07D~(-0.48),其中I是降雨强度,D是降雨持续时间,这一经验降雨阈值将用于以后的预警模型中。     

南水北调中线膨胀土开挖边坡破坏特点与机制

南水北调中线工程沿线分布有近387 km长的膨胀土(岩)，渠道边坡开挖施工期内共出现百余处大小不一的滑坡。针对施工期膨胀土开挖边坡稳定性差异，从时空分布、气候环境、地质条件、岩土结构以及膨胀性等级多个方面，分析总结了渠道边坡的破坏特点和形成机制。研究表明，渠道开挖过程中滑坡发生频度主要受控于岩性、膨胀性、结构面、岩土体结构及气候环境等因素，且土体结构和气候环境是造成施工期边坡稳定性差异的主要因素，而长大结构面的发育程度则直接影响和控制着滑坡形成的规模及数量。     

含平行裂隙节理岩体的破坏规律研究

对含平行裂隙相似材料试件进行单轴压缩试验,并用PFC3D模型进行了模拟。通过试验和DEM结果对比分析,探讨了含平行双裂隙岩体在单轴压缩下的破坏规律。研究结果表明:在变形破坏阶段,当轴向应变达到0. 02后,应力-应变曲线出现"双峰"现象;抗压强度随预制裂隙倾角的增大呈非线性变化。预制裂隙倾角较小时(≤45°),抗压强度随裂隙倾角变化规律不明显。预制裂隙倾角在45°时,试块抗压强度最低。预制裂隙倾角较大时(≥45°),抗压强度随裂隙倾角的增大而增大;裂纹起裂区域均位于两预制裂隙中间区域。随着预制裂隙倾角的增大,萌生裂纹的端点位置从两端点均在预制裂隙中间,向一端点位于裂隙中间另一端点位于预制裂隙顶端,到两端点均位于预制裂隙顶端转变;试件不同预制裂隙倾角对应不同的岩桥倾角,岩桥倾角较大时(≥60°),岩桥倾角与抗压强度呈正相关关系。