下穿管道对堤防工作性状的影响分析

发布时间：2017-08-20 18:18

  本文关键词：下穿管道对堤防工作性状的影响分析

  更多相关文章： 管道穿越 堤防 渗流分析 边坡稳定 沉降 有限元分析

【摘要】：管道穿越技术是一种被广泛运用于需要穿越堤防、河道、公路、铁路等众多工程实践中的非开挖施工技术,其具有不影响交通和自然水域、不破坏环境、施工周期短、综合成本低的特点,但在设计管道路线时需要考虑管道穿越对原有穿越对象各方面的影响。本文结合靖江一江阴天然气及成品油过江管道项目,应用有限元分析软件,对管道穿越所引起的堤防渗流变化、边坡抗滑稳定以及沉降进行了研究,主要内容为：(1)对前人关于管道穿越堤防的研究资料进行了整理,总结了管道穿越对堤防影响方面的研究方向和研究方法。(2)应用有限元分析软件GeoStudio的Seep/w模块,以长江南岸为例,选取施工期以及运行期两种最不利工况对不同埋置深度的管道穿越长江南岸堤防进行渗流分析,确定了管道最终埋置深度为-30m。计算可知：施工期堤防最大水力坡降小于规范允许值,管道穿越对长江堤防无明显影响；运行期堤防最大水力坡降超出了规范允许值,需要对堤防两侧一定范围进行灌浆等进一步处理以保证堤防安全。(3)在渗流计算基础上,应用Slope/w模块对长江高潮位和设计洪水位两种工况下长江南岸堤坝边坡稳定性进行了研究,结果表明：软件计算所得的安全系数均大于规范允许值,管道穿越对堤坝稳定无明显影响。(4)运用有限元软件ABAQUS建立三维模型,对管道穿越长江南岸堤防所引起的沉降进行模拟分析,结果表明：管道穿越堤防所引起的变形沉降最大值约为110.5mm,位于管道埋置最深处段上壁管顶处。管道穿越对周围土体所产生的扰动通过周围土体向四周传递,计算所得堤顶面沉降约为1Omm,管道穿越对堤防变形无明显影响。
【关键词】：管道穿越 堤防 渗流分析 边坡稳定 沉降 有限元分析
【学位授予单位】：扬州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU990.3;TV871
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 绪论8-18
• 1.1 概述8
• 1.2 管道穿越对渗流影响的研究进展及现状8-9
• 1.3 渗流作用下边坡稳定的研究进展及现状9-11
• 1.4 顶管施工引起的沉降问题的研究进展及现状11-16
• 1.5 本文的主要工作16-18
• 1.5.1 研究内容16
• 1.5.2 技术路线16-18
• 2 靖江—江阴天然气及成品油过江管道穿越工程18-24
• 2.1 工程介绍18-21
• 2.1.1 工程概况18
• 2.1.2 工程等级和防洪标准18-19
• 2.1.3 水文、设计水位19
• 2.1.4 工程地质19-21
• 2.2 定向钻施工工艺21-23
• 2.2.1 引言21-22
• 2.2.2 定向钻施工工艺介绍22-23
• 2.3 本章小结23-24
• 3 管道穿越堤防渗流分析24-42
• 3.1 渗流的基本理论24-27
• 3.1.1 渗流的基本定律—达西定律24
• 3.1.2 渗流基本方程24-26
• 3.1.3 边界条件的确定26-27
• 3.2 渗流分析有限元法的基本原理及实施步骤27-30
• 3.2.1 有限元法的基本原理27
• 3.2.2 有限元法基本思路及实施步骤27-28
• 3.2.3 二维稳定渗流的有限元解法28-30
• 3.3 管道穿越堤防数值模型建立30-35
• 3.3.1 GeoStudio软件介绍30-31
• 3.3.2 Seep/w简介31
• 3.3.3 几何模型31
• 3.3.4 材料参数31-32
• 3.3.5 边界条件32
• 3.3.6 计算方案32-33
• 3.3.7 Seep/w渗流分析建模步骤33-35
• 3.4 下穿管道对堤防的渗流影响分析35-40
• 3.4.1 临界水力坡降35
• 3.4.2 渗透坡降35-39
• 3.4.3 浸润线和渗流量39-40
• 3.5 本章小结40-42
• 4 管道穿越堤防边坡稳定性分析42-52
• 4.1 边坡稳定分析方法42-43
• 4.1.1 瑞典条分法42
• 4.1.2 毕肖普法42-43
• 4.2 渗流作用对边坡稳定的影响43-46
• 4.2.1 水在土中渗流的作用力43-45
• 4.2.2 渗流力对边坡稳定的影响45-46
• 4.3 下穿管道对堤坝的边坡稳定分析46-50
• 4.3.1 计算方案46-47
• 4.3.2 Slope/w分析建模步骤47-48
• 4.3.3 边坡稳定计算及结果分析48-50
• 4.4 本章小结50-52
• 5 管道穿越堤防沉降分析52-65
• 5.1 ABAQUS软件介绍52
• 5.2 数值分析模型建立52-60
• 5.2.1 几何模型52-53
• 5.2.2 材料模型53
• 5.2.3 边界条件53-54
• 5.2.4 荷载分布54
• 5.2.5 建模方法、步骤54-60
• 5.3 管道穿越堤防沉降结果分析60-63
• 5.3.1 堤防最大沉降量60-61
• 5.3.2 典型断面沉降量61-63
• 5.3.3 沿堤顶面一路径上各点沉降量63
• 5.4 本章小结63-65
• 6 结论与展望65-66
• 6.1 结论65
• 6.2 展望65-66
• 参考文献66-69
• 致谢69-70
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文70-71

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本文编号：708165