地震時淺埋地下管線上浮機理及減災對策研究.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致的，研究地震時地下管線上浮機理及減災對策是巖土工程和生命線工程的重要課題。本文結(jié)合國家自然科學基金項目《地震時淺埋地下管線上浮機理及減災對策研究》(50278009)和《飽和砂礫土的液化特性及變形、強度參數(shù)的相關性研究》(50578029)，圍繞了飽和砂土地基中淺埋地下管線上浮機理及其影響因素、飽和土非線性有限元程序開發(fā)、飽和土有效應力分析方法、減輕地下管線震害的工程措施等進

2、行了較為深入的研究。論文的主要研究內(nèi)容如下： (1)通過類比的試驗方法，精心設計了一系列的振動臺模型試驗，著重觀察了飽和砂土地基的地震加速度反應、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技術，實現(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)問題和動力問題進行數(shù)值模擬，驗證了GEODYNA計算結(jié)果的可靠性。這些程序為進一步深入研究飽和地基中地下管線上浮機理和減災措施奠定了數(shù)值分析基礎。 (3)在廣義Biot固結(jié)方程的基礎上，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)有效應力分析方法。據(jù)此，對振動臺模型試驗的部分工況

4、進行了數(shù)值模擬，進一步研究了管線上浮機理，并對抗上浮措施的效果進行了評價。 (4)基于總應力分析方法，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進行分析，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框架中實現(xiàn)了廣義Biot固結(jié)原理和Pastor-ZienkiewiczMark-Ⅲ廣義塑性模型為基礎的有效應力分析方法，模擬了飽和砂土地