回填土坡对浅埋管线影响的数值分析.doc

回填土坡对浅埋管线影响的数值分析摘要：辽宁省海城市某住宅项目场地地面下发现一条石油管线。本文采用Geo-Slope有限元软件分别分析了现状土坡在石油管线纵向和径向方向上的安全系数，并于深基坑7.0设计软件进行了对比。结果表明：现状土坡在石油管线纵向和径向方向上的安全系数满足规范要求，不会威胁到管线的安全服役。关键词：现状土坡；石油管线；Geo-Slope有限元软件0 引言随着我国城市化进程的逐步推进，基础设施建设异常迅猛。城市地下存在大量各类管道设施，当在其周边建设新项目时，极易对其产生扰动，甚至引发事故，给人民的生命财产带来不可预知的损失。本文基于辽宁省海城市某住宅项目，采用有限元软件分析了现状土坡有下覆管线存在时的安全系数, 并于深基坑7.0设计软件进行了对比,证明其分析可靠性。1 工程概况某住宅项目位于辽宁省海城市，在该项目地下埋设有一条石油管线。由图1 海城碧桂园三期（高层区）规划总平面图及竖向设计图, 2013.12.13；可知：目前场地大部分区域标高约为17.500m，局部有一回填土坡，顶部标高为23.750m，依据规范（GB50330-2002）建筑边坡工程技术规范，2002；将边坡安全等级划分为二级。该地块中有5幢拟建建筑物。石油管线位于建筑物61#楼、62#楼和64#楼西侧，分为AB和BC两段，石油管线顶部标高约为14.900m。本文分别分析了现状土坡在石油管线径向和法向方向上发生失稳，进而威胁石油管线的安全的可能性，分别对应于图1中的1-1剖面和2-2剖面。图1 拟建场地平面图2 土体参数依据勘察单位提供的该项目勘察报告 04地块4-2-1、05地块5-2-1高层项目岩土工程勘察报告, 2014.，结合目前研究成果、工程经验，确定自标高23.750m以下存在五种土层，其强度参数见表1。表1 各层土体强度参数表各分区材料重力密度（kN/m）粘聚力（kPa）内摩擦角（）杂填土18.01011粉质粘土18.529.812.5细砂18.7022.8粗砂18.6029.2砾砂190033.53 桩基施工对石油管线的影响分析3.1 分析方法本文采用Geo-Slope软件和理正深基坑7.0软件对稳定控制剖面进行了分析。其中，Geo-Slope采用Morgenstern & Price法进行计算，该方法能够同时满足整体力和力矩的平衡条件，适用于任意形状的滑动面，是公认的较为准确的稳定性分析方法；理正深基坑7.0软件采用了瑞典圆弧滑动条分法进行计算，假定滑动面以上的土体分成n个垂直土条，对作用于各土条上的力进行力和力矩平衡分析，求出在极限平衡状态下土体稳定的安全系数。该法计算简便，是常用的计算方法。3.2 分析剖面的选取及建模现状土坡与石油管线在场地中的平面位置图如图1所示，本文选取图2中的1-1和2-2剖面进行计算，分析现有土坡在石油管线径向和法向方向上发生失稳，进而威胁石油管线的安全的可能性。其中，1-1剖面的坡度为1：0.7，2-2剖面得坡度为1:1。图2给出了采用Geo-Slope软件的分析时的分析模型。为了有针对性的掌握边坡失稳对石油管线的影响，获得当潜在滑裂面通过石油管线的时的边坡安全系数，本报告指定1-1、2-2剖面得潜在滑裂面的入口在AB和EF区间，出口位于CD和GH区间。(a) 1-1剖面(b) 2-2剖面图2分析模型3.3 分析结果及对比3.3.1 1-1剖面分析结果及对比（1）1-1剖面分析结果分析结果如图3所示，(a)给出了两种滑裂面通过坡脚时的边坡安全系数，为1.377；(b)给出了滑裂面通过石油管线时的最小安全系数，为1.884，远大于边坡规范要求的1.30。因此，边坡和石油管线均处于安全服役状态。（a）(b) 图3 Geo-Slope有限元软件分析结果（1-1剖面）（2）与理正深基坑7.0设计软件的分析结果对比采用理正深基坑7.0对1-1剖面进行分析时，计算结果如图4。可知，在坡体方向有4个潜在滑裂面存在，其安全系数均大于1.30，依据规范2判定1-1剖面所示的边坡处于稳定状态。但该软件无法指定滑裂面的型式，其自动搜索所得的滑裂面均为通过坡脚，无法分析滑裂面通过管线时的情况。图4瑞典条分法计算所得滑裂面示意图（1-1剖面）3.3.2 2-2剖面分析结果及对比（1）2-2剖面分析结果2-2剖面的分析结果如图5所示，(a)给出了滑裂面通过坡脚时的边坡安全系数，为1.319；(b)给出了滑裂面通过石油管线时的最小安全系数，为1.909，远大于边坡规范要求的1.30。因此，边坡和石油管线均处于安全服役状态。(a) (b)图5 Geo-Slope有限元软件分析结果（2-2剖面）（2）与理正深基坑7.0设计软件的分析结果对比采用理正深基坑7.0对2-2剖面进行分析时，计算结果如图6。可知，在坡体方向有4个潜在滑裂面存在，其安全系数亦均大于1.30，依据建筑边坡工程技术规范（GB50330-2002）判定2-2剖面所示的边坡处于稳定状态。且每一个潜在滑裂面均不通过石油管线，故不会对石油管线的安全造成不利影响。与3.3.1节相同，其自动搜索所得的滑裂面均为通过坡脚，无法分析滑裂面通过管线时的情况。图6瑞典条分法计算所得滑裂面示意图（2-2剖面）四、结论本文经过分析，得到如下结论:1）当潜在滑裂面通过坡脚时，现状边坡的安全系数均大于1.30，满足规范要求。2）当潜在滑裂面通过石油管线所在位置时，安全系数安全系数亦均大于1.30，满