發(fā)布時(shí)間：2020-09-28 21:22

　　 近年來,城市道路路面塌陷事故頻繁,例如,鄭州西三環(huán)快速路輔路就在短短八個(gè)月的時(shí)間里發(fā)生了多達(dá)18次道路塌陷事故。道路塌陷事故不僅僅損壞城市路面結(jié)構(gòu),還對(duì)周邊建筑及市民生命財(cái)產(chǎn)安全造成嚴(yán)重的威脅,引起強(qiáng)烈的負(fù)面社會(huì)影響。因此,城市路面塌陷的預(yù)測(cè)及修復(fù)已成為社會(huì)各界關(guān)注的熱點(diǎn)之一。本文采用室內(nèi)模型試驗(yàn)和數(shù)值模擬方法,研究了交通荷載作用下管線滲漏引起地下空洞的形成和發(fā)育過程,分析了地下空洞上覆土層厚度、尺寸對(duì)城市路面穩(wěn)定性的影響。主要進(jìn)行了以下幾個(gè)方面的研究:(1)以鄭州地區(qū)為背景,通過液塑限試驗(yàn)、擊實(shí)試驗(yàn)、比重試驗(yàn)等室內(nèi)土工試驗(yàn)得出鄭州粉土的物理力學(xué)參數(shù);采用動(dòng)三軸試驗(yàn),研究了鄭州粉土模量隨累積軸向應(yīng)變變化的規(guī)律,給出鄭州粉土的模量衰減公式。(2)設(shè)計(jì)了管線滲漏引發(fā)道路塌陷的室內(nèi)模型試驗(yàn)方案,制作了可視化半結(jié)構(gòu)模型裝置,并給出詳細(xì)的室內(nèi)試驗(yàn)方案,分別考慮荷載類型、管線埋深、管線與流失通道間距、管線與流失通道相對(duì)位置等因素的影響,研究管線滲漏引發(fā)地下空洞的發(fā)育、擴(kuò)展機(jī)理。(3)模型試驗(yàn)結(jié)果表明:相比于單獨(dú)靜荷載作用,增加動(dòng)荷載會(huì)延緩達(dá)到最終破壞的時(shí)間;動(dòng)荷載值較小時(shí),對(duì)管線上層土體有振密壓實(shí)作用,增加路基的穩(wěn)定性;動(dòng)荷載值較大時(shí),會(huì)加快裂縫的擴(kuò)展,更易導(dǎo)致地面塌陷事故。管線與下部流失通道距離的增加會(huì)延緩破壞時(shí)間,擴(kuò)大破壞面,空洞延伸到地表的幾率也隨之增加。增加管線埋深可以減小荷載對(duì)地下空洞的擾動(dòng),地下空洞發(fā)育緩慢,穩(wěn)定性更好,地表沉降也較小。當(dāng)流失通道形成晚于管線滲漏時(shí),土體的浸濕范圍擴(kuò)大,土體自重荷載增加,強(qiáng)度和變形模量減小,形成的空洞尺寸擴(kuò)大,地表沉降值增加,地表更易發(fā)生塌陷事故。(4)采用USDFLD用戶子程序?qū)BAQUS進(jìn)行二次開發(fā),引入土體模量隨動(dòng)荷載作用的衰減模型,建立下伏地下空洞道路的有限元模型,研究荷載類型、空洞上覆土層厚度及空洞尺寸對(duì)路面穩(wěn)定性的影響。結(jié)果表明:路面變形較大時(shí),應(yīng)考慮交通荷載的動(dòng)力效應(yīng);道路穩(wěn)定性隨空洞上覆土層厚度的增加而增大,最終趨于平穩(wěn);路面沉降隨空洞高度和跨度的增加而增加,到達(dá)某個(gè)臨界點(diǎn)后,沉降值會(huì)陡然增加,路面出現(xiàn)破壞趨勢(shì)。
【學(xué)位單位】：鄭州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：U418.6
【部分圖文】：

圖 1.1 路面塌陷引起車輛側(cè)翻 圖 1.2 路面塌陷導(dǎo)致交通管制圖 1.3 中原路路面塌陷 圖 1.4 路面塌陷后暴露出的管線城市路面塌陷事故的不斷發(fā)生，究其原因，主要是沒有從根本上認(rèn)識(shí)誘發(fā)城市路面塌陷的原因、地下土洞的形成機(jī)理及演化規(guī)律。一方面，無法針對(duì)城市路面塌陷事故的發(fā)生做好相應(yīng)的預(yù)防措施；另一方面，事故發(fā)生后，也沒有一個(gè)及時(shí)、良好的應(yīng)對(duì)機(jī)制。目前對(duì)城市路面下空洞形成的機(jī)理、發(fā)展規(guī)律尚

圖 1.1 路面塌陷引起車輛側(cè)翻 圖 1.2 路面塌陷導(dǎo)致交通管制圖 1.3 中原路路面塌陷 圖 1.4 路面塌陷后暴露出的管線城市路面塌陷事故的不斷發(fā)生，究其原因，主要是沒有從根本上認(rèn)識(shí)誘發(fā)城市路面塌陷的原因、地下土洞的形成機(jī)理及演化規(guī)律。一方面，無法針對(duì)城市路面塌陷事故的發(fā)生做好相應(yīng)的預(yù)防措施；另一方面，事故發(fā)生后，也沒有一個(gè)及時(shí)、良好的應(yīng)對(duì)機(jī)制。目前對(duì)城市路面下空洞形成的機(jī)理、發(fā)展規(guī)律尚

2圖 1.3 中原路路面塌陷 圖 1.4 路面塌陷后暴露出的管線城市路面塌陷事故的不斷發(fā)生，究其原因，主要是沒有從根本上認(rèn)識(shí)誘發(fā)城市路面塌陷的原因、地下土洞的形成機(jī)理及演化規(guī)律。一方面，無法針對(duì)城市路面塌陷事故的發(fā)生做好相應(yīng)的預(yù)防措施；另一方面，事故發(fā)生后，也沒有一個(gè)及時(shí)、良好的應(yīng)對(duì)機(jī)制。目前對(duì)城市路面下空洞形成的機(jī)理、發(fā)展規(guī)律尚沒有形成很完整的理論體系，且大都沒有考慮到交通動(dòng)載的影響。因此，很有必要對(duì)交通荷載作用下管線滲漏引起的路面塌陷問題進(jìn)行詳細(xì)研究。1.2 城市路面塌陷原因的分析通過對(duì)鄭州地區(qū)路面塌陷相關(guān)資料、新聞的整理，列出鄭州市 2014~2016年部分城市路面塌陷事故，如表 1.1 所示。從表中可以發(fā)現(xiàn)，引發(fā)城市路面塌陷的主要因素有以下幾種：有水管線的破裂、雨水沖刷，流失通道的存在，路基

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2829292