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。
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