本文關(guān)鍵詞：地下管道漏損對周圍土體侵蝕影響研究　出處：《浙江大學》2017年博士論文　論文類型：學位論文

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【摘要】：城市給排水管網(wǎng)的漏損、爆管引發(fā)供水中斷、地表塌陷等問題,一系列的事故影響居民的生產(chǎn)生活。管道漏損口的水流侵蝕周圍土體,形成侵蝕坑,爆管的突然發(fā)生、路面的塌陷與此有著很大的關(guān)系。土體的存在也會對管道漏損流量產(chǎn)生影響,漏損計算常用的孔口公式并未考慮管道周圍土體的影響。本文實驗研究了漏損口周圍土體侵蝕發(fā)展過程,推導了考慮土體影響的三維漏損計算公式并進行了實驗驗證。本文首先對管道漏損引發(fā)的路面塌陷問題進行分析并對土體侵蝕發(fā)展規(guī)律和管道漏損計算進行總結(jié),得出研究漏損口周圍土體侵蝕和推導漏損量計算公式的必要性。通過對漏損口周圍水土相互作用基本理論進行了介紹,總結(jié)分析管道漏損侵蝕實驗以及土體對漏損量影響的研究進展,為接下來的實驗提供借鑒和參考。本文接著實驗研究了漏損口向上時土體的侵蝕變化過程。通過實驗發(fā)現(xiàn)隨著漏損流量的逐漸增加,土體侵蝕過程可以明顯地分為三個階段。當流量達到完全流化臨界流量時,土體破壞范圍成倒圓錐體,并通過臨界雷諾數(shù)推導得到侵蝕孔洞始現(xiàn)臨界流量,基于點源模型推導了完全流化臨界流量計算公式。再次,本文實驗研究了漏損口向下時土體侵蝕變化的過程,與漏損口向上侵蝕產(chǎn)生的破壞形式不同,當達到臨界流量時,土體流化區(qū)域為圓柱形,并通過量綱分析得到侵蝕坑尺寸經(jīng)驗公式,推導得到的完全臨界流量公式與實驗值吻合較好。本文還通過實驗研究了考慮管道影響的漏損口向下土體侵蝕過程,實驗發(fā)現(xiàn)管道的存在使得下部侵蝕坑的寬度和深度變大,基于量綱分析擬合得到考慮管道影響的侵蝕坑計算公式。實驗發(fā)現(xiàn)隨著管徑的增大,完全流化臨界流量反而減小。本文最后推導了考慮土體影響的三維漏損量計算公式,并通過實驗進行驗證,實驗結(jié)果符合模型的計算結(jié)果。本次研究主要針對土體條件為無粘性砂性土,并沒有考慮粘性土體的侵蝕沖刷情況。后續(xù)可以考慮土壤顆粒粘聚力對土體侵蝕的影響。
【學位授予單位】：浙江大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TU991.33;TU992.23;TU46

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本文編號：1314764