基坑外侧市政管道爆裂致灾机制流固耦合分析研究

发布时间：2025-07-07 03:07

　　随着社会的发展,城市规模不断扩大,人们加大了对地下空间的开发利用,基坑工程作为其中的基础性环节,其安全性、可靠性越来越受到重视。但由于基坑工程的复杂性、不确定性,以及各类人为因素,基坑事故时有发生,研究事故机理可为之后的工程设计、施工提供参考借鉴。本文以基坑外侧市政管道爆裂引发基坑侧壁安全事故为对象、以南宁某基坑坍塌事故为工程案例,基于渗流、固结与流固耦合理论,利用COMSOL Multiphysics多物理场耦合软件对市政管道爆裂涌水引起基坑侧壁破坏的机制进行了耦合分析研究。研究了基坑在外侧市政管道爆裂涌水前后的工作状态,分析了桩顶锚索失效对基坑变形的影响,并对模拟结果的可参考性与局限性展开了讨论。研究结果表明:(1)基坑外侧市政管道爆裂将引起周围渗透性良好土层的水土压力大幅提高,可导致基坑侧壁面层破坏,支护桩所受侧向压力增大,但在桩身强度及嵌固(含桩底及锚索)条件正常工作时变形不大。(2)桩顶锚索失效时,桩身侧向变形增大,桩侧地基土向基坑方向发生位移,周边地表沉降加大;桩顶以下锚索轴力也随之发生变化,其中第二道锚索轴力增幅显著;(3)基坑外侧市政管道爆裂致基坑侧壁失稳前期,水体入渗至...

【文章页数】：75 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图2.1坍塌段基坑支护剖面图

南华大学硕士学位论文10管道。基坑北侧主干道两侧机动车道宽13.5m，中间分隔带宽3m，两侧人行道宽5m。该段基坑支护设计剖面及相应地层剖面见图2.1。图2.1坍塌段基坑支护剖面图由支护设计剖面图2.1可知，该段场地内土层自上而下可分为：①人工填土，层厚5.00m，标高0.00m....

图2.2模型几何概况图

南华大学硕士学位论文22区域。2.4.2模型构建及网格划分以发生坍塌事故基坑为研究对象，在软件中直接绘制基坑坍塌段二维有限元模型。已有研究指出，墙后2倍开挖深度范围内的地表沉降受基坑开挖影响显著，为主要影响区[64]。考虑场地实际情况及主要研究对象，本次研究模型取墙后2倍开挖深度....

图2.3模型网格划分图

第2章考虑市政管道爆裂影响的多场耦合数值建模23本模型采用用户控制网格方法进行网格划分，并对关键区域（如墙顶、墙底、坑底、墙身、锚索、管道周边等）的网格进行细化。设定锚索单元数量为20；其余区域选用自由三角形网格，最大单元大小为1.5m，最小单元大小为0.01m，最大单元增长率为....

图3.1基坑水平位移云图（工况一）

南华大学硕士学位论文28图3.1基坑水平位移云图（工况一）观察图3.1可知，支护桩身水平位移整体呈上下孝中部大的形态，水平最大位移区域位于第二、三道腰梁间区域，最大水平位移值达48mm，为向基坑内方向。经提取数据，工况一下桩顶水平位移约为27mm，这说明在第一道预应力锚索与排桩的....

本文编号：4056390