地下管道破损导致上覆空洞形成时间和范围的确定方法技术

本发明专利技术涉及一种地下管道破损导致上覆空洞形成时间和范围的确定方法。首先，确定上覆土体的基本物理力学参数，包括土体饱和重度

Method for Determining the Time and Range of Overburden Cavity Formation Caused by Underground Pipeline Damage

【技术实现步骤摘要】
地下管道破损导致上覆空洞形成时间和范围的确定方法
本专利技术涉及城市地质灾害领域，具体是一种地下管道破损导致上覆空洞形成时间和范围的确定方法。
技术介绍
随着地下管道，如雨水、污水管道使用年限的增加，管道材料随着时间逐渐老化，强度不断降低，在上覆土体等荷载作用下容易出现问题，包括管道顶部出现撕裂、破洞、裂缝和凹陷等问题。对于顶部出现破洞的管道，当下游排水不畅时，容易导致管道水体满管，水体溢出破洞，浸泡上覆土体，导致其强度不断降低，当降低到一定程度时，上覆土体在自重作用下向下滑塌，上覆土体内部出现空洞。当空洞发育到一定规模时，地面整体塌陷，进而诱发其它工程事故。了解空洞的形成时间和范围，对于预测和预防灾害的形成具有重要意义。迄今为止，尚未见到有关空洞形成时间和范围的预测方法，有鉴于此，本专利技术提出一种预测地下管道破损导致上覆空洞形成时间和范围的方法，具有计算简单、准确性高和使用方便的优点。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种地下管道破损导致上覆空洞形成时间和范围的确定方法，能够实现对长条形管道破口处上覆空洞发育情况进行预测。为实现上述目的，本专利技术的技术方案是：一种地下管道破损导致上覆空洞形成时间和范围的确定方法，包括如下步骤：步骤S1、确定上覆土体的基本物理力学参数，包括土体饱和重度γsat、天然状态时粘聚力c0和内摩擦角步骤S2、确定地下管道顶部破洞的宽度d；步骤S3、确定管顶以上淤积水体的深度h；步骤S4、计算土体破裂角α步骤S5、计算土体的有效重度γ'γ'＝γsat-10(2)步骤S6、根据下式计算上覆土体空洞形成时的临界粘聚力c步骤S7、根据下式确定土体粘聚力衰减系数nn＝c/c0(4)步骤S8、根据下式计算出上覆土体空洞形成的时间tt＝-104.92ln(n)-2.3547(5)步骤S9、根据下式确定管顶以上土体空洞的最大高度HH＝h(6)步骤S10、根据下式确定管顶以上土体空洞的最大宽度BB＝d+2hcotα(7)。相较于现有技术，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术能够实现对长条形管道破口处上覆空洞发育情况进行预测，且具有计算简单、准确性高和使用方便的优点。具体实施方式下面，对本专利技术的技术方案进行具体说明。本专利技术提供了一种地下管道破损导致上覆空洞形成时间和范围的确定方法，包括如下步骤：步骤S1、确定上覆土体的基本物理力学参数，包括土体饱和重度γsat、天然状态时粘聚力c0和内摩擦角步骤S2、确定地下管道顶部破洞的宽度d；步骤S3、确定管顶以上淤积水体的深度h；步骤S4、计算土体破裂角α步骤S5、计算土体的有效重度γ'γ'＝γsat-10(2)步骤S6、根据下式计算上覆土体空洞形成时的临界粘聚力c步骤S7、根据下式确定土体粘聚力衰减系数nn＝c/c0(4)步骤S8、根据下式计算出上覆土体空洞形成的时间tt＝-104.92ln(n)-2.3547(5)T的单位为小时；步骤S9、根据下式确定管顶以上土体空洞的最大高度HH＝h(6)步骤S10、根据下式确定管顶以上土体空洞的最大宽度BB＝d+2hcotα(7)。以下为本专利技术一具体实施案例。某城市工业区内市政污水管道，埋深为6.0m，场地原为滨海滩涂地带，地势较低，后经填土填高至目前标高处。管道管径为1800mm，为双壁波纹管，由于受当时技术水平和施工因素等影响，管道出现多处破损，出现了不同程度的凹陷、破洞和裂缝，且管道下游淤积严重，排水不畅，导致上游破洞处的水位抬升，污水满管后经破洞处向上溢出，管顶上部土体，污水浸泡上覆土体后，强度下降，容易滑塌，进而上部出现空洞。利用本专利技术的方法确定空洞出现的时间，即污水满管后浸泡土体开始至空洞形成的时间间隔，以及空洞的最大深度和最大宽度。现场取土对土体物理力学参数进行了测试分析，其中土体主要为花岗岩风化残积土，饱和重度γsat＝20kN/m3，天然状态时粘聚力c0＝35kPa和内摩擦角经量测，地下管道顶部破洞呈长条形，其宽度d＝0.51m，长度l＝0.67m，管顶以上淤积水体的深度h＝0.74m；经计算，自该管道污水满管后浸泡上覆土体开始起，经历267h，即11d时上覆空洞形式，其最大高度为0.74m，最大宽度为1.65m。以上是本专利技术的较佳实施例，凡依本专利技术技术方案所作的改变，所产生的功能作用未超出本专利技术技术方案的范围时，均属于本专利技术的保护范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种地下管道破损导致上覆空洞形成时间和范围的确定方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤S1、确定上覆土体的基本物理力学参数，包括土体饱和重度γsat、天然状态时粘聚力c0和内摩擦角

【技术特征摘要】
1.一种地下管道破损导致上覆空洞形成时间和范围的确定方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤S1、确定上覆土体的基本物理力学参数，包括土体饱和重度γsat、天然状态时粘聚力c0和内摩擦角步骤S2、确定地下管道顶部破洞的宽度d；步骤S3、确定管顶以上淤积水体的深度h；步骤S4、计算土体破裂角α步骤S5、计算土体的有效重度γ'γ'＝γsat-10(2)步...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔广强，
申请(专利权)人：福建江夏学院，
类型：发明
国别省市：福建,35