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地层沉陷过程中埋地高密度聚乙烯(HDPE)管道力学行为研究

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岩石力学与工程学报 2017年第A2期36卷 4177-4187页

作者：周敏杜延军王非尤佺董冬冬东南大学岩土工程研究所江苏南京210096 东南大学江苏省城市地下工程与环境安全重点实验室江苏南京210096

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... 详细信息

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。

关键词：土力学地层沉陷 HDPE双壁波纹管道模型试验土压力管道变形管土分离

地层沉陷中埋地HDPE管道力学状态及模型试验分析

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岩土工程学报 2016年第2期38卷 253-262页

作者：周敏杜延军王非尤佺董冬冬东南大学交通学院岩土工程研究所江苏南京210096 江苏省城市地下工程与环境安全重点实验室江苏南京210096

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... 详细信息

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。

关键词：地层沉陷 HDPE双壁波纹管道模型试验管道变形

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采空区地层沉陷过程中关键岩层的作用

岩土力学 2003年第S2期24卷 439-442页

作者：蒋金平南京水利科学研究院江苏南京210029

采空区造成地层缓慢沉陷,严重地威胁着地表建筑物的安全。在其沉陷过程中,上覆各岩层破坏特点、厚层坚硬岩体抵抗沉陷的作用等对最终沉陷有重要影响。采用数值模拟技术,具体深入地分析了地层的沉陷过程、注浆治理的效果,以及其主要影响... 详细信息

采空区造成地层缓慢沉陷,严重地威胁着地表建筑物的安全。在其沉陷过程中,上覆各岩层破坏特点、厚层坚硬岩体抵抗沉陷的作用等对最终沉陷有重要影响。采用数值模拟技术,具体深入地分析了地层的沉陷过程、注浆治理的效果,以及其主要影响因素,发现坚硬厚岩层发挥了关键作用。

关键词：采空区地层沉陷关键岩层数值模拟

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地层沉陷的数值模拟应用研究

辽宁工程技术大学学报（自然科学版） 2001年第3期20卷 257-261页

作者：麻凤海杨帆辽宁工程技术大学辽宁阜新123000

系统地总结了近些年来，应用有限元、离散元等数值分析方法研究开采引起地层沉陷的一些成果，用有限单元法分析了辽源矿务局西安煤矿立井保护煤柱开采引起的井筒变形和滑移，在断层与井筒交界处，井筒发生了错动，且周围明显呈现塑性破... 详细信息

系统地总结了近些年来，应用有限元、离散元等数值分析方法研究开采引起地层沉陷的一些成果，用有限单元法分析了辽源矿务局西安煤矿立井保护煤柱开采引起的井筒变形和滑移，在断层与井筒交界处，井筒发生了错动，且周围明显呈现塑性破坏区；用离散单元法研究了地下开采引起地层沉陷的动态发展过程，对指导建（构）筑物下开采具有重要意义。并且表明数值模拟方法对分析含构造岩体地表沉陷是行之有效的。

关键词：数值分析地层沉陷动态过程地下开采有限元井筒变形煤矿开采离散单元法

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地层沉陷中的突变现象及其研究进展

辽宁工程技术大学学报（自然科学版） 2001年第1期20卷 1-5页

作者：于广明辽宁工程技术大学辽宁阜新123000

通过大量的现场勘测、相似材料模拟实验和数值模拟，发现了地层沉陷中的突变现象，系统地研究了地层沉陷过程中的岩体突变破坏机理，展望了地层沉陷突变现象的发生和机理研究的理论价值和工程意义。

关键词：地层沉陷尖点突变势函数数值模拟破坏机理

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地层沉陷作用下地表及管道变形规律研究

油气田地面工程 2021年第12期40卷 57-64页

作者：王子赵新好丁疆强张宇毛建孙明源刘鹏国家管网集团西气东输公司中国石油大学(华东)储运与建筑工程学院

我国长输油气管网途经众多地层沉陷区域,会对管道的安全运行带来威胁。为研究地层沉陷对地表及埋地管道变形的影响,考虑管土间相互作用,利用FLAC3D有限差分软件建立了埋地管道在土体下部地层沉陷作用下的数值计算模型,讨论了沉陷量、沉... 详细信息

我国长输油气管网途经众多地层沉陷区域,会对管道的安全运行带来威胁。为研究地层沉陷对地表及埋地管道变形的影响,考虑管土间相互作用,利用FLAC3D有限差分软件建立了埋地管道在土体下部地层沉陷作用下的数值计算模型,讨论了沉陷量、沉陷区长度以及密度、内聚力、膨胀角、内摩擦角等土体参数对地表位移及管道受力变形的影响。结果表明:地表位移在不同位置处、不同情况下差别较大;管道变形主要发生在沉陷区中心段,而管道往往在沉陷区边界处受力最大;不同土体参数对管道受力变形的影响不同,其中土壤内聚力对管道变形的影响相对较大;随沉陷区长度增加,管道纵向位移减小,但沉陷区长度增加到一定值后,对管道变形的影响很小。通过数值分析,可为通过竖向地表位移监测来判断管道的安全情况提供参考。

关键词：埋地管道地层沉陷数值模拟地表位移管道变形