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《重庆大学》 2013年
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降雨致滑坡作用下山地城市埋地管道风险分析

杨春林  
【摘要】:排水管道作为城市的基础设施,与城市的建设发展、居民的生活紧密相关。然而对山地城市,强降雨及其引发的地质灾害往往威胁城市排水管网系统的正常运营。本文以重庆市排水干管A管线及其附近边坡为研究背景,进行了滑坡风险分析,主要研究内容和结论如下: 首先,对重庆市气象局提供的30年的降雨数据进行了统计分析,计算了不同等级降雨发生的概率,并给出了2003~2009年降雨量超过10mm的雨次的降雨强度及对应的降雨历时。 其次,研究了降雨与边坡土体含水率的关系。根据质量守恒定律和达西定律推导了非饱和土体的渗流方程,结合降雨入渗的边界条件,给出了方程的数值解法。通过对试验数据分析拟合得到了含水率与土体粘聚力、内摩擦角之间的关系表达式。分析表明,降雨导致土体含水率增大,使土体的粘聚力和内摩擦角减小、土体的抗剪强度降低,滑坡更容易发生。 再次,以粘聚力和内摩擦角为不确定性因素,基于传递系数法和简化Bishop法计算了边坡的稳定系数,采用一次二阶矩法计算边坡稳定的可靠指标和边坡失稳概率,并与蒙特卡洛法的计算结果进行了对比。算例分析表明,正常情况下算例边坡发生滑坡的可能性很小;降雨致土性参数改变,边坡稳定系数和可靠指标均明显减小,滑坡发生的可能性增大;随土体含水率的增大,边坡失稳概率加大。 再结合A管线附近边坡,采用传递系数法计算了不同降雨情况下的滑坡推力。采用有限元软件ABAQUS对埋地管道进行了非线性有限元模拟,得到了管道在滑坡推力作用下的破坏荷载。以滑坡剩余推力和管道破坏荷载为作用效应和抗力建立功能函数,用可靠度分析方法计算埋地管道在滑坡作用下的失效概率。计算结果表明,滑坡一旦发生,管道失效的概率达到了50%以上。 最后,按照降雨后管道失效概率的大小将降雨后果分为四个等级;考虑降雨发生的概率,将滑坡风险划分为低、中、高三个不同等级,以指导排水管网的运营。
【学位授予单位】:重庆大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2013
【分类号】:TU990.3

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