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地层沉陷过程中埋地高密度聚乙烯(HDPE)管道力学行为研究被引量：17: 2017年; 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。; 周敏周敏杜延军王非尤佺; 关键词：土力学地层沉陷土压力

Numerical Modeling of Geosynthetic-reinforced Buried Pipes Subjected to Localized Ground Subsidence: Localized ground subsidence is extremely detrimental to buried pipelines in terms of excessive bending moments...; 周敏杜延军王非

埋地HDPE管道施工过程中装配应变分布规律的现场试验研究被引量：3: 2014年; 现场测试数据表明HDPE双壁波纹管道在填土施工时会产生较大装配应力和应变。然而,目前关于HDPE管道服役期力学性能的研究和设计方法均忽略装配效应对管道力学特性的影响,高估了管道服役性能并带来安全隐患。通过现场试验,对管径600 mm HDPE双壁波纹管道填土施工过程中产生的径向挠度与管周环向应变进行实时监测;结果表明,管道施工填土产生的最大装配应变发生在管侧(与管轴线等深度的管壁处),而管顶和管侧挠度近似相等;管顶挠度与填土高度和最大管周环向应变之间均存在良好线性关系。通过有限元数值模拟分析并综合现场试验数据,提出了基于填土高度的管顶挠度预测公式和基于管顶挠度的最大管周环向应变预测公式,可以方便快捷地预测HDPE管道装配应变。通过对比报道的两个现场试验的实测数据验证所得公式,结果表明所得公式预测值与实测管顶挠度的误差范围为7%~13%,表明该公式可准确计算施工填土时HDPE管道的管顶挠度。; 尤佺张亚军王非杜延军周敏; 关键词：挠度

埋地HDPE管道施工过程中土拱效应变化特征研究被引量：19: 2015年; 国内外研究表明,土拱效应对于埋地柔性管道的受力变形有着显著的影响,然而关于管道回填土体中土拱效应随管底填土高度以及管道直径等因素变化规律的研究鲜有报道。通过现场试验研究施工填土过程中HDPE双壁波纹管道在回填土体中引发的土拱效应,以此明确埋地HDPE管道在回填土时,管顶上覆土压力的变化规律。结果表明,对于管顶和管侧的回填土,其土拱效应随着管底填土高度增加均增强;在给定填土高度时,土体距离管顶位置越近,其土拱效应越显著。基于Marston土压力理论计算所得的HDPE管道顶部上覆土压力较现场土压力实测值大3%~31%,通过有限元数值模拟分析,提出施工填土时HDPE管道顶部上覆土压力的简易计算公式。通过已有研究报道的2个现场试验的实测数据对所得公式进行验证,得出管顶土压力计算值的误差范围为2%~6%,表明该公式可以准确地计算施工填土时HDPE管道顶部所受的上覆土压力。; 周敏杜延军张亚军王非覃小纲; 关键词：土拱效应

地层沉陷中埋地HDPE管道力学状态及模型试验分析被引量：23: 2016年; 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。; 周敏杜延军王非尤佺董冬冬; 关键词：地层沉陷

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周敏

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