基于弹塑性模型的土洞地区管沟坍塌主要原因分析

摘要

以山西煤层气管道一期工程所处地理环境为例,基于坍塌柱模型、弹塑性模型,分别运用有限元法、极限平衡法对输气管道在吕梁地区含水砂土层地质条件下发生管沟坍塌的可能性以及导致管沟坍塌的主要因素进行分析.计算结果表明,管沟坍塌的影响因素主要有管沟上覆土层的重力、真空负压差和地下水的活动等.管沟上覆土层在重力以及真空负压差的影响下,从边坡开始产生塑性区;在土体吸水软化效应逐渐增强的同时,土体塑性区不断向土洞的上方以及外侧扩展;随着土体参数降到一定值,在管沟受力面的上方产生了贯通的塑性区,上覆土层发生失稳.有限元分析结果表明,地面塌陷多发生在降雨期间,表明地下水的活动对地面塌陷也有着非常重要的影响.