地震時淺埋地下管線上浮機(jī)理及減災(zāi)對策研究.pdf

1、地震時，淺埋地下管線的破壞主要是由于地基液化引起管線上浮所導(dǎo)致的，研究地震時地下管線上浮機(jī)理及減災(zāi)對策是巖土工程和生命線工程的重要課題。本文結(jié)合國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目《地震時淺埋地下管線上浮機(jī)理及減災(zāi)對策研究》(50278009)和《飽和砂礫土的液化特性及變形、強(qiáng)度參數(shù)的相關(guān)性研究》(50578029)，圍繞了飽和砂土地基中淺埋地下管線上浮機(jī)理及其影響因素、飽和土非線性有限元程序開發(fā)、飽和土有效應(yīng)力分析方法、減輕地下管線震害的工程措施等進(jìn)

2、行了較為深入的研究。論文的主要研究內(nèi)容如下： (1)通過類比的試驗(yàn)方法，精心設(shè)計了一系列的振動臺模型試驗(yàn)，著重觀察了飽和砂土地基的地震加速度反應(yīng)、振動孔隙水壓力的產(chǎn)生和消散過程，初步探討了地震時地下管線上浮機(jī)理和幾種不同排水(或加固)措施對抑制管線上浮的效果。 (2)利用Windows開發(fā)平臺，采用面向?qū)ο笤O(shè)計方法和VisualC++MFC開發(fā)工具開發(fā)了飽和土非線性有限元程序GEODYNA及其有限元后處理軟件POST2D

3、。GEODYNA引入了多核并行計算、命令式輸入等一些先進(jìn)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了大量的本構(gòu)模型和單元類型。通過對飽和土的一維固結(jié)問題和動力問題進(jìn)行數(shù)值模擬，驗(yàn)證了GEODYNA計算結(jié)果的可靠性。這些程序?yàn)檫M(jìn)一步深入研究飽和地基中地下管線上浮機(jī)理和減災(zāi)措施奠定了數(shù)值分析基礎(chǔ)。 (3)在廣義Biot固結(jié)方程的基礎(chǔ)上，聯(lián)合采用等效線性粘彈性模型和Seed建議的孔壓模型，建立了飽和砂土地基的動力固結(jié)有效應(yīng)力分析方法。據(jù)此，對振動臺模型試驗(yàn)的部分工況

4、進(jìn)行了數(shù)值模擬，進(jìn)一步研究了管線上浮機(jī)理，并對抗上浮措施的效果進(jìn)行了評價。 (4)基于總應(yīng)力分析方法，聯(lián)合采用等效線性粘彈性分析方法和液化流動變形分析方法，對地下管線的上浮反應(yīng)進(jìn)行分析，并討論了管線直徑、埋深、地下水位、地基土相對密度等因素對地下管線上浮位移的影響。 (5)GEODYNA框架中實(shí)現(xiàn)了廣義Biot固結(jié)原理和Pastor-ZienkiewiczMark-Ⅲ廣義塑性模型為基礎(chǔ)的有效應(yīng)力分析方法，模擬了飽和砂土地