城市地下管道滲漏引起的路面塌陷機理分析與研究.pdf

1、近年來國內(nèi)外城市路面塌陷事故頻發(fā)，造成了人們生命和財產(chǎn)的巨大損失。在所有路面塌陷事故的成因中，管道破裂滲漏所造成的影響占有較大的比重，因此對地下管道滲漏引起的路面塌陷機理進行分析與研究，對保護人們?nèi)松戆踩蜏p少財產(chǎn)損失具有重要意義。
　　本文通過滲流理論、室內(nèi)模型試驗、數(shù)值模擬等方法對管道破損滲漏導(dǎo)致的路面塌陷機理及塌陷影響因素進行了研究。
　?。?）針對管周土體兩種不同的破壞形式，推導(dǎo)了地下水內(nèi)滲破壞管周土?xí)r的臨界地下水位

2、降幅和臨界地下水流速，管周土體沖蝕破壞時管道內(nèi)水體的臨界滲流速度。
　?。?）推導(dǎo)了路面塌陷前地下空洞的臨界跨徑與上覆土層的厚度、土的粘聚力、內(nèi)摩擦角、容重、外部荷載等之間的關(guān)系。
　?。?）通過室內(nèi)模型試驗得到地下水內(nèi)滲破損管道的地下空洞形態(tài)為圓錐柱形，管內(nèi)水體沖蝕管周土體的地下空洞形態(tài)為橢球形。并研究了在不同的管道破損口形式和大小時，地下空洞形態(tài)的發(fā)展變化。
　?。?）通過FLAC3D數(shù)值模擬，認為對于外滲空洞塌陷

3、，在5m上覆土層厚度時，導(dǎo)致空洞塌陷的臨界跨徑為6m。在3m空洞跨徑時，導(dǎo)致空洞塌陷的臨界上覆土層厚度為4m。而土體的粘聚力和內(nèi)摩擦角的減小導(dǎo)致土體強度的降低，增大了外滲地下空洞的不穩(wěn)定性，當(dāng)土的粘聚力為13kPa和內(nèi)摩擦角為14°時，地下空洞將處于失穩(wěn)狀態(tài)。
　?。?）通過FLAC3D數(shù)值模擬，認為對于內(nèi)滲空洞塌陷，在5m上覆土層厚度時，導(dǎo)致空洞塌陷的臨界跨徑為4m。在4m空洞跨徑時，導(dǎo)致空洞塌陷的臨界上覆土層厚度為6m。而土體