地层沉陷中埋地HDPE管道力学状态及模型试验分析

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。     

地层沉陷过程中埋地高密度聚乙烯(HDPE)管道力学行为研究

地层沉陷的发生和发展会导致管道的不均匀沉降变形,进而造成破坏失效。现有研究成果大多基于Winkler弹性地基梁理论进行地层沉陷作用下埋地管道受力变形的分析,这一理论适用的前提是"管土始终接触"。然而由于管土的刚度差异以及管道上方填土的土拱效应,可能出现"管土分离",致使Winkler弹性地基梁理论的适用性值得商榷。因此,需要以试验数据为基础,证实"管土分离"现象的存在,并研究此种状态下管道的受力变形变化规律。利用自制的大型模型试验箱,以长江砂为填料,通过下调控制模型箱底板的不同位移模式模拟地层沉陷的形成和发展,进而研究埋地HDPE双壁波纹管道的受力变形特征。试验结果表明:(1)在模型箱底板的下调过程中,HDPE管道及其填土表面的竖向位移均符合修正高斯分布曲线,且管道竖向位移曲线的宽度系数小于填土表面竖向位移曲线的宽度系数;(2)HDPE管道的上覆土压力在模型箱底板的下调过程中总体呈现出增加的趋势,并呈现出"三维土拱效应"的变化特征;(3)管道下方土压力测试数据证实了地层沉陷发展过程中的"管土分离"现象,而Winkler弹性地基梁理论由于采用了"管土不分离"的假定,其对于埋地管道竖向位移以及其纵向弯矩的计算过于保守,其管道竖向位移的计算值是本文实测值的1.1~9倍,纵向弯矩的计算值是实测应变计算值的3~11倍。     

埋地天然气管道与直埋蒸汽管道间距的探讨

在城市热力管网的城市中,处理天然气管道与直埋蒸汽管道相互关系是常见情况。实际运行中,出现许多直埋蒸汽管道遭第三方施工损坏及管道外壁温度超限的情况,对临近天然气管道的安全构成威胁。本文通过实测结合理论计算的方式,在直埋蒸汽管道外壁温度超限时,分析直埋蒸汽管道周边土壤温度场分布情况及直埋蒸汽管道对天然气管道的影响,并给出了天然气管道与直埋蒸汽管道间距控制与安全运行的建议。     

地埋管道安全埋深研究进展

管道是自来水、电力、燃气等生活必需品的重要输送工具,将管道埋置在地下合理的深度不仅可以提高管道使用过程中的安全性,还可以达到节约地上空间的目的。随着国民经济的发展,新型材料、大直径、薄壁、长距离的地埋管线结构相继出现,对地埋管道安全埋深计算理论和方法提出了迫切要求。从土的本构模型、地埋管道垂直土压力计算、管土相互作用、埋管外载、土体类型以及数值模拟六个角度综述了地埋管道安全埋深的研究进展,得出前人研究管道安全埋深问题的思路和方法,同时针对存在的问题进行分析,最后对其未来的发展进行了展望,以期为后续管道安全埋深研究提供科学、新颖、合理的意见和建议。     

地层塌陷作用下埋地管道光纤监测试验研究

目前,由于地层塌陷引起的埋地管道突发性事故时有发生,然而国内外关于这方面的研究相对滞后,尚无相关理论预测地面沉陷过程中管道及周边土体的受力变形规律。通过基于光纤布拉格光栅(FBG)的模型试验,研究了地层塌陷时管道的受力特征及土层的沉降分布规律,并推导提出了由光纤应变测值计算管道弯矩的方法。试验结果表明:①随着塌陷体积的增加,埋地管道呈现出顶底逐渐受压和侧边受拉的应变状态;②根据埋设在土体中的FBG应变读数可以将土体变形发展分为应力重分布阶段、土体蠕变压缩阶段和塌陷后的稳定阶段3个阶段;③地面沉降符合修正高斯分布曲线,在此基础上建立了光纤水平向应变与地面沉降变形之间的数学模型,并对比分析了理论计算值与试验值,发现二者具有良好的一致性。该研究为埋地管道安全性评估和灾变预警提供了一种新的思路和方法。     

国内外埋地管道震害研究现状

<正>通过对国内外埋地管道研究相关文献的分析,将管道震害分析分为理论研究与试验研究两方面,总结两者的不足之处,为今后的理论研究与试验研究提供参考。一、国外研究现状1.理论研究1961年,苏联结构抗震荷载计算规范给出了地下管线动应力的计算公式,假设在地震波的作用下,管-土共同作用产生相同的应变关系。随后Newmark提出管道在地震波作用下的解析分析     

纵向非一致激励下埋地管道的振动台试验研究

为研究在一致、非一致激励振动台试验中不同箱体内土体、管道地震响应的异同,基于已经开发的悬挂式连续体模型箱开展了一系列多台阵振动台试验。对不同箱体中土体、管道的加速度以及管道应变等试验数据进行了分析,结果表明：(1)在一致激励不同加载等级下,不同箱体中土体表面各监测点的位移时程曲线基本一致,而在非一致激励下,不同箱体中土体表面各监测点的位移时程曲线差异明显。各箱内土体间产生了明显的纵向相对位移,土体被拉裂,且在地震动作用后均产生了较大的残余位移;(2)与一致激励下相比,非一致激励下各箱内管道及其周围土体之间均产生了明显的相对位移,造成了管道应变的增大,其峰值应变是一致激励下的2倍左右;(3)在一致激励下,各箱体内土体、管道的地震响应基本相同,非一致激励下不同箱体内土体、管道的地震响应虽然存在差异,但各箱体内管–土地震响应规律基本相同。     

土体塌陷范围对埋地管线影响的研究

土体塌陷是导致埋地管线破坏的重要原因之一。为分析土体塌陷时埋地管线的受力情况,通过ANSYS有限元软件,将管线模拟成四节点薄壳单元,用等效土弹簧来模拟无限长埋地管线的边界,采用均布荷载加载来模拟埋地管道上方土体的作用,分析了不同范围土体塌陷情况下埋地管道的受力特性。通过模拟分析了埋地管线的应力应变,得到了埋地管线的控制截面,可为埋地管线的设计提供一定的理论依据。     

地下管线-土体动力相互作用试验研究

地下管线在维系现代城市功能和区域经济功能中起着举足轻重的作用。相对于理论研究,地下管线抗震性能的试验研究仍较少。以两个相同设计的层状剪切砂箱模拟土体的边界条件,通过基底输入,分别对地下管线在非一致激励下的动力响应规律进行试验研究。试验中改变管径及管线埋深,调整基底输入的频率和振幅,以考察多种因素的变化对管土相互作用的影响。     

埋地HDPE管道施工过程中装配应变分布规律的现场试验研究

现场测试数据表明HDPE双壁波纹管道在填土施工时会产生较大装配应力和应变。然而,目前关于HDPE管道服役期力学性能的研究和设计方法均忽略装配效应对管道力学特性的影响,高估了管道服役性能并带来安全隐患。通过现场试验,对管径600 mm HDPE双壁波纹管道填土施工过程中产生的径向挠度与管周环向应变进行实时监测;结果表明,管道施工填土产生的最大装配应变发生在管侧（与管轴线等深度的管壁处）,而管顶和管侧挠度近似相等;管顶挠度与填土高度和最大管周环向应变之间均存在良好线性关系。通过有限元数值模拟分析并综合现场试验数据,提出了基于填土高度的管顶挠度预测公式和基于管顶挠度的最大管周环向应变预测公式,可以方便快捷地预测HDPE管道装配应变。通过对比报道的两个现场试验的实测数据验证所得公式,结果表明所得公式预测值与实测管顶挠度的误差范围为7%~13%,表明该公式可准确计算施工填土时HDPE管道的管顶挠度。     

灌注桩桩端与桩侧土体相互作用试验研究

基于室内模型桩试验方法,结合灌注桩施工工艺对桩侧与桩端土体造成的影响,通过在桩侧设置泥皮与在桩端铺设石棉毡的方法分别控制桩侧与桩端土体承载条件,考察桩侧土体性质变化对桩端阻力的影响规律以及桩端土体性质改变时桩侧摩阻力的变化特征,进而揭示灌注桩桩端与桩侧土体相互强化的规律。     

埋地管道的防腐蚀技术

介绍了埋地管道的防腐蚀技术，从物理防护、电化学防护、阴极保护、涂层等方面进行了论述，指出对管线实施“热点”保护可取得较好的保护效果，并可节省大量维修资金。     

埋地管道的电化学腐蚀与防护

一、引言 目前国内的输水输煤气管道,除予应力钢筋混凝土和少量试用的塑料管外,仍以钢管和铸铁管为主。长距离和大面积的金属管道埋入地下,由于土壤的腐蚀作用,造成管道穿孔,跑、冒事故时有发生。因此,采取有效措施确保输送安全,具有十分重要的意义。     

埋地套管中钢质燃气管道的腐蚀与防护

分析了埋地钢质燃气管道在水泥套管、铸铁套管、做外防腐的钢套管内的腐蚀情况,讨论了采用带状镁(锌)阳极、镯状阳极的局部阴极保护方法。     

纵向非一致激励下非均匀场地中埋地管道的振动台试验研究

埋地管道的地震响应主要受管道沿线地震动空间分布特性及场地非均匀性的影响.为研究非均匀场地中埋地管道在纵向非一致激励下的抗震性能,开展了均匀和非均匀场地中埋地管道的多点非一致激励振动台模型试验.分析了均匀和非均匀场地中埋地管道在不同地震强度作用下的应变响应,研究了纵向非均匀场地对埋地管道地震反应的影响.试验结果表明,在纵...     

埋地燃气管道防腐现状与对策

通过燃气埋地管道防腐情况的调查,分析了腐蚀产生的原因,提出了相应的解决方法。