给水管道设计之岩土力学基础

给水管道设计之岩土力学基础1给水管道设计之岩土力学基础给水管道设计之岩土力学基础岩土力学是岩石力学与土力学的合称。岩石力学是一门认识和控制岩石系统的力学行为和工程功能的科学，土力学则是一门研究土的物理、化学和力学性质，以及土体在外力、水流和温度等作用下的应力、变形和稳定性问题的科学。在给水管道设计中要与岩土力学打交道，需准确掌握岩土的物理、化学和力学性质。岩石一般以风化程度划分为未风化、微风化、弱风化、中风化、强风化和全风化等六类。给水管道在岩石地基上不宜直接铺设，应进行地基处理，一般铺垫厚200～300mm中粗砂或级配砂石，以适应管道变形的需要，避免产生不均匀应力。土是岩石风化产物的松散集合体，是一种由固体颗粒、液体水和空气组成的三相体，具有强度低、压缩性大、变形不均匀等工程特点。根据土的固体颗粒间有无黏结力将土分为黏性土（如粉土、黏土等）和无黏性土（如碎石土、砂土等）。黏性土的工程性质不仅与土的密实度有关，更与含水量有关。标征黏性土的主要指标包括界限含水率（缩限sw、朔限Pw、液限Lw）、塑性指数PI和液性指数LI，其中塑性指数PI是一个全面反映黏性土的组成情况的指标。黏性土地基的工程条件往往较差，尤其是软黏土，含水量高，强度低，沉降大，因此在铺设给水管道时需进行地基处理，如采用换土、打浅木桩等。2无黏性土的工程性质主要取决于土的密实度，其中碎石土的密实度常用重型圆锥动力触探锤击数5.63N来评价；砂土的密实度可用孔隙比e、相对密实度rD或标准贯入试验锤击数N来评价。无黏性土地基的工程条件一般较好，强度高，沉降小，适于铺设给水管道。但需注意地下水的埋藏条件，过高的地下水会对基坑开挖带来一定影响，如细砂、粉砂等易产生流砂及振动液化等失稳现象，必要时应采取降、排水（如深井、轻型井点）措施。土的压缩性是影响地基沉降的主要因素，其压缩性大小与土的固结程度有关，常用超固结比OCR来衡量，OCR越大，土的压缩性越低，强度越高。地基沉降量计算一般采用分层总和法。软土地基的沉降问题比较突出，就给水管道尤其是承插式管道而言，过大的不均匀沉降会使管道接口脱开，从而造成严重事故。土的强度是指抗剪强度，即土体对于外荷载所产生的剪应力的极限抵抗能力，其强度指标包括内摩擦角与黏聚力c。无黏性土值较大，一般不计黏聚力，其抵抗剪切破坏的能力较强，故管沟回填宜采用无黏性土，如中粗砂，碎石土等