岩土力学 ›› 2026, Vol. 47 ›› Issue (1): 209-218.doi: 10.16285/j.rsm.2025.0368CSTR: 32223.14.j.rsm.2025.0368
吴金标1,曾柳祁2,江益辉3,槐荣国2,曾程4
WU Jin-biao1, ZENG Liu-qi2, JIANG Yi-hui3, HUAI Rong-guo2, ZENG Cheng4
摘要: 隧道开挖、滑坡、断层等人工或者地质活动引起的场地变形会对浅埋管道安全造成严重威胁。然而,现有埋地管道相关研究多基于饱和土力学理论,忽略了非饱和砂土中基质吸力对管-土相互作用的影响。开展了6组不同饱和度条件下浅埋管道室内模型试验,通过在管顶与45°剪切带范围内同步布置张力计并结合粒子图像测速(particle image velocimetry,简称PIV)技术获取位移场,定量揭示了管道上拔过程中“吸力-变形-破坏”协同演化规律。在此基础上,提出基于倒梯形楔形破坏模式与极限平衡原理的简化管-土相互作用力学计算模型,将等效吸力应力显式并入抗剪强度,推导得到上拔管土极限抗力公式。结果表明:非饱和砂土因基质吸力使峰值管-土上拔抗力较干/饱和提高约3~4倍,达到峰值的位移也增大约30%。管周土体破坏呈倒梯形楔形体,非饱和工况下的楔形土体宽度为6D(D为管道外径)、剪切带倾角为40°,显著大于干燥/饱和工况(4D 和25°),并且所建立的简化管-土上拔抗力计算模型对本试验及文献历史数据的预测误差基本控制在±15%。形成了“吸力与位移场变化-变形破坏机制识别-简化力学模型解析”的一体化框架,所提出的简化力学模型可以较好用于不同饱和度砂土中浅埋管道上拔极限抗力的工程估算与设计校核。
中图分类号: TU 411| [1] | 张昕, 张茹梦, 刘晨, 刘思宇, 郭博文. 循环荷载作用下螺旋锚桩动力响应特性研究[J]. 岩土力学, 2026, 47(4): 1147-1159. |
| [2] | 潘泓, 黄才穆, 骆冠勇, 彭斯格, 刘荣照, 曹洪. 富水复合砂层突涌破坏行为及孔压响应特征试验研究[J]. 岩土力学, 2026, 47(4): 1171-1182. |
| [3] | 刘红帅, 丁泊文, 宋东松, 李羿, 王永志. 柔性叠层剪切箱在干砂场地离心试验中的边界效应分析[J]. 岩土力学, 2026, 47(4): 1219-1228. |
| [4] | 蒋亚龙, 周亚风, 徐彭楚璇, 张旗, 邱思宝. 变温−水冷循环作用下极硬花岗岩力学损伤特性及贯入性研究[J]. 岩土力学, 2026, 47(3): 856-868. |
| [5] | 杨俊鹏, 段晓沛, 张倩, 李博文, 汪益敏. 降雨条件下加筋改良软岩残积土排水性能试验研究[J]. 岩土力学, 2026, 47(3): 882-892. |
| [6] | 曹校勇, 刘瑞辉, 李建斐, 叶欣欣, 耿珺洋, 谭海星. 中硬岩地层人工地下储气硐室衬砌结构密封体系及模型试验研究[J]. 岩土力学, 2026, 47(2): 426-436. |
| [7] | 陈树理, 郭伟, 任宇晓, 陈伟. 软土夹层地基上的互锁式L型沉箱稳定性试验研究[J]. 岩土力学, 2026, 47(1): 49-60. |
| [8] | 贾宝新, 袁庆雷. 注浆影响下隧道渗流场及最小覆土厚度修正研究[J]. 岩土力学, 2026, 47(1): 255-266. |
| [9] | 来志强, 白盛元, 陈林, 邹维列, 徐书岭, 赵连军, . 环式管袋堆场蓄淤脱水特性试验研究[J]. 岩土力学, 2025, 46(9): 2805-2815. |
| [10] | 黄大维, 卢文剑, 罗文俊, 余珏, . 盾构隧道同步注浆对砂土地层竖向位移与周围土压力影响试验研究[J]. 岩土力学, 2025, 46(9): 2837-2846. |
| [11] | 储超群, 包兴佳, 毛明发, 吴顺川, 崔贺佳, . 深地灰岩三轴压缩声发射特征及破坏形式试验研究[J]. 岩土力学, 2025, 46(7): 2049-2061. |
| [12] | 宋伟涛, 张佩, 杜修力, 林庆涛, . 土性对浅埋盾构隧道施工地层响应影响研究[J]. 岩土力学, 2025, 46(7): 2179-2188. |
| [13] | 刘健, 夏勇, 江权, 陈涛, 贺维国, 范国刚, 熊先涛, 郑虹, . 强烈构造区硬梁包水电站地下洞室群围岩变形破坏特征与泸定地震响应分析[J]. 岩土力学, 2025, 46(7): 2265-2280. |
| [14] | 梁庆国, 李景, 张崇辉, 刘彤彤, 孙志涛, . 基底均匀膨胀作用下黄土−泥岩复合地层隧道衬砌力学响应研究[J]. 岩土力学, 2025, 46(6): 1811-1824. |
| [15] | 杨柏, 覃超, 张银海, 王威, 肖世国, . 下伏溶洞的高嵌岩比基桩承载特性模型试验[J]. 岩土力学, 2025, 46(6): 1839-1850. |
|
||