竖向荷载作用下加筋埋地管道力学与变形行为细观分析

作     者：王志杰 成彪 杨广庆 高古顺 王贺 WANG Zhijie;CHENG Biao;YANG Guangqing;GAO Gushun;WANG He

作者机构：石家庄铁道大学省部共建交通工程结构力学行为与系统安全国家重点实验室河北石家庄050043 石家庄铁道大学道路与铁道工程安全保障省部共建教育部重点实验室河北石家庄050043 石家庄铁道大学土木工程学院河北石家庄050043 

出 版 物：《西南交通大学学报》 (Journal of Southwest Jiaotong University)

年 卷 期：2025年第60卷第1期

页      面：119-127页

核心收录：

学科分类：083305[工学-城乡生态环境与基础设施规划] 08[工学] 081403[工学-市政工程] 0814[工学-土木工程] 0833[工学-城乡规划学] 

基　　金：国家自然科学基金项目(51709175) 河北省高等学校科学技术研究项目(BJ2020045) 

主　　题：埋地管道 土工格栅 力学行为 变形特征 离散元 细观研究 

摘      要：为深入研究竖向荷载作用下土工格栅加筋埋地管道的防护效果,基于室内模型试验,建立离散元仿真分析模型,从细观层面探究竖向荷载作用下土工格栅加筋埋地管道与周围土体系统的力学响应与变形行为,揭示不同管道埋深与不同筋材埋深条件下,加载板荷载-沉降关系曲线、模型内部颗粒间接触力、颗粒位移与管道垂直径向变形等发展演化规律.研究结果表明:当管道埋深H较浅时(H=1.5D,D为管道模型外径),其极限承载力小于管道埋深较大的工况,虽然相同荷载作用下加载板沉降较小,但管道垂直径向变形较大;对管道上方进行土工格栅加筋后,模型系统承载力显著提高,管道垂直径向变形减小;土工格栅埋深越浅,加筋效果越显著,当土工格栅埋深从0.75B减小至0.25B时,极限承载力提高约57.2%,管道径向变形减小约27.9%.本研究从细观层面揭示了管道、土体与土工格栅之间的相互作用机理,实现土工格栅加筋防护埋地管道力学与变形行为的可视化.