基坑开挖对邻近埋地管线竖向位移影响的数值分析.pdf

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1、第9期一9基坑开挖对邻近埋地管线竖向位移影响的数值分析陶萍，金淼，高潮，张士平，贾盛国，舒杨(安徽省机械工业设计院，安徽合肥230088)[摘要]在基坑开挖过程中，材质不同的埋地管线的竖向位移不同。本文通过数值计算的方法分析了基坑开挖对4种不同材料的管线竖向位移的影响，并与无管线时相同位置上的土体的竖向位移进行比较，得出埋地管线的弹性模量越小，基坑开挖过程中管线的竖向位移就越大，反之则越小的结论。[关键词]基坑开挖；埋地管线；竖向位移；数值分析随着我国城市三维化进程的不断加快，地下终位移对管线的作用，是种静力分析。基本假空间开发和

2、高层建筑的出现，产生了大量的深基定如下：管道可按无限长梁计算；管道周围土体坑开挖工程，且往往处于住房和生命线工程较密是线弹性的；土体与管道始终保持接触；管道是集的区域，如：基坑开挖对地下商场、排水管线连续、均匀、线弹性和各项同性的。和天然气管线的影响等等。因此，基坑开挖必须假设地基反力与管线沉降成正比，即：与周围环境作为一个整体进行研究，才能达到保护环境的目的。地下管线工程被称为城市的生命qky(1)线工程。近年来，不少学者研究了基坑开挖对地式中：q．地基反力，N／m；k一反力系数，下管线的影响。张孟喜等采用有限元法讨论了基N／m

3、；y-管线沉降，m。一坑的土体参数、支撑顺序和开挖深度对管线变形_Tl一一现取其中一微元，长度为dx，该微元1受力如的影响；王威等l2采用有限元法研究了基坑开挖对不同保护措施下地下管线的影响；吕淑然等采用图l。0■■，■■l×数值计算方法计算了不同内压条件下管线的水平位移及垂直位移，并对基坑开挖中的支护桩进行了受力分析：高文伟等]通过三维有限元手段对拟开挖基坑进行施工过程的各个工况分析，预估基坑开挖对地铁隧道线路的影响。本文主要分析了基坑开挖对邻近管线竖向位移的影响，并比较分析了不同材质的管道和无管线相同位置上土体竖。y向位移的变

4、化规律，得出的结论对基坑开挖过程图1管线微元受力示意图中的管线保护具有工程上的指导意义。由受力分析得出：l竖向位移理论埋地管线受基坑开挖的扰动而移动，管线上Q一(Q+dQ)+kydx—q(x)dx=0(2)不仅有新的应力产生，而且会产生相应的水平及其中，Q=dM／dx，并将式(2)微分得出：竖向位移，但管线的弹性模量和土体的变形模量dQ／dx=M／dx2=ky—q(x)(3)相差很大，会对基坑开挖过程中土体的移动起抵抗作用，故管土之间存在相互作用，现阶段主要将梁的微分方程EI(dy／dx)=一M并微分代入式存在的模型有非线性接触模

5、型、土弹簧模型及弹作者简介：陶萍(1985一)，女，安徽人，2ol1年毕2,-~eo国矿性地基梁模型[5]。此处主要采用弹性地基梁模型求业大学(dk京)地球探测与信息技术专业，硕士，助理工程师。现在解管道的竖向位移，弹性地基梁模型主要考虑最安徽省机械工业设计院从事工程勘察工作。第9期陶萍等基坑开挖对邻近埋地管线竖向位移影响的数值分析于基坑开挖导致管线周围土体内力的释放，引起向位移曲线与钢管、PVC管的竖向位移曲线的变支护支撑结构的侧向移动和基坑底部的隆起，从化趋势基本一致。无管线时相同位置的土体最大而支护支撑结构向上移动，附近土体

6、和支护支撑竖向位移最小，其次是钢管，最大竖向位移最大结构之间存在一定的摩擦作用，土体也随之向上的是PVC管，这也说明了竖向位移的变化与管线移动，故埋地管线在基坑端部附近的竖向位移出弹性模量有关，即弹性模量越大，竖向位移就越现了减小的现象。小；反之，竖向位移就越大。4结论本文用弹性地基梁法对基坑开挖过程中的管线竖向位移作了简单推导，并应用有限元法分析了埋地管线在材质不同和无埋地管线的情况下，基坑开挖对其竖向位移的影响。主要结论如下：￡E蒜(1)在材质不同的情况下，埋地管线的最大竖厦向位移位于基坑中部附近，且PVC管的竖向位移}最大，

7、钢管的竖向位移最小。(2)在材质不同的情况下，埋地管线竖向位移的变化趋势基本一致，与无管线时相同位置的土体变化趋势也基本一致，无管线时土体的最大竖向位移最小。(3)比较了不同情况下埋地管线的竖向位移，图4不同材质管线的竖向位移图竖向位移与埋地管线的弹性模量有关，埋地管线的弹性模量越小，其变形协调的能力越强，竖向位移越大。反之，其抵抗变形的能力越强，竖向位移越小。E妄◆参考文献[1]张孟喜，黄瑾，王玉玲．基坑开挖对地下管线影响的有厘限元分析及神经网络预测[J]．岩土工程学报，2006，S1(增划刊)：1350—1354．【2】王威，

8、王磊，马东辉等．不同保护措施下地下管线受临近基坑开挖影响的三维有限元分析fJ1．北京工业大学学报，2009，35(7)：939—946．[3】吕淑然，刘红岩，袁小平．基坑开挖对邻近地下管线运行状态影响分析[J]．工业建筑，2010，s1(增刊)：6