摘要：随着当前城市化的迅速发展，地下水管道的建设在一定程度上保证了城市正常运作的基础设施，地下排水管道的正常运作能够给人们的日常生活带来非常巨大的便利。在当前城市化的发展中，管道设施已然成为城市安全和正常运作的低下保证。本文主要从地下排水管道的泄漏问题出发来探讨地下水管道的泄漏会对地面塌陷造成何种影响等。
关键词：管道泄漏；地面塌陷；地下排水
在当前地下水管道的运行过程中，依然存在不少的安全隐患。首先在地下管道的运输过程中，由于高温介质所产生的热效应对管道的材质产生一定的负面影响。其次就是管道的材质由于受到极端恶劣天气等影响而产生的泄漏事故从而造成的地面塌陷等问题的发生。下面在了解相关管道泄漏问题之前，先来了解一下地下管道的相关概念和特点。
1 地下管道及地面塌陷的相关内容分析
1.1 地下管道的泄漏分析
地下管道的设置分为两种不同的形式，明设和暗设两种，而管道的暗设又分为埋地式的和管沟敷设两种。前者的铺设方式首先可以大大节省管道的施工空间，对一些施工路段等造成的影响非常小。其次是管道施工建材较少，在一定程度上埋地管道所建设的距离较短，能够大大的节省安装的成本和材料。但是埋地管道也存在很大的问题，首先是如果管道出现一些泄漏问题很难在最早的时间内被发现，而且对于埋地管道的维修工作需要将地面上的所有土层全部挖掘开进行相关管道的维修工作，在一定程度上大大增加了管道施工的施工难度。最后就是在施工完成后，往往很难对施工完成的管道加以改造，而且由于埋地较深的缘故，造成了地下排水管道容易受到地下水的侵蚀，大大降低了地下水管道的使用寿命。
对于当前我国地下排水管道的材料分类主要分为以下几种材质，第一是预制混凝土圆管和预制钢筋混凝土两种，第二就是预应力混凝土管道，第三自应力混凝土管。这种材质是利用膨胀水泥张拉钢筋而产生预应力的钢筋混凝土管。其次就是砖石管道，这种材质的管道主要用于无内压的输水和排水管道，其形成的断面形状主要是矩形或拱形，可以看出，砖石材质的地下排水管道的成本较低，我国砖石在各个地区内都普遍存在，因此可以在很大程度上满足就地取材，大大降低建造成本，但是，砖石建材所构成的管道并不能适应与防渗要求高的管道。对于容易受到地下水侵蚀的管道如果采用砖石材质很容易造成管道的质量问题。
在了解了管道的分类后，下面就来了解一下管道泄漏的分类。首先是气体或蒸汽等沿管道所产生的泄漏效果，气体或蒸汽等气态物质在沿着管道的流动过程中可以分为绝热流动和等温流动等形态。第二是液体沿管道泄漏，液体在沿管道运输过程中，主要是靠压力的趋势来使液体以高速进行传输，而当前的管道建造往往质量较次，在一定程度上液体的运输会与管道之间产生一定的摩擦力，从而造成了液体流速的下降，在一定程度上造成了液体的泄漏。
对于管道的泄漏原因是具有多样化的。第一往往都会受到管道材质的影响，在目前我国所采用的管道材质上大多都不是统一规定的，对于铸铁管道来说，由于铁制品缺乏一定的韧性，可以说是没有延展性，在一定程度上如果发生荷载、沉降等效果很容易造成管道的泄漏。其次就是管道所处环境的温度的影响，在管道内部的液体传输中和管道外部的环境往往都是有一定温度差的，而这样温度差就会导致管道出现一定的伸缩变化，导致对管道壁产生一定的轴向应力。在不同的季节下，所产生的不同应力也是不同的，而具普遍的调查显示来看，冬天所产生管道伸缩造成的损失要大于夏天管道伸缩所产生的损失。
1.2 地面塌陷的内容分析
地面塌陷在特点上具有系统性、地域性、周期性和群发性等特点，首先地面塌陷的系统性是由于当所处环境中发生相应的突发情况或极端恶劣天气的情况下，地面塌陷系统就会做出相应的反应机制，从而导致地面的塌陷效果。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆地面塌陷具有地域性是指在不同的环境下所产生的不同塌陷的种类与所处地域的环境具有极强的关系，在矿区发生的塌陷大多都是采矿塌陷；人为事故在一定程度上是塌陷形成的主要原因。最后，地域塌陷还具有周期性的特点，地面塌陷与当前地球的气候演变和地壳运动等有非常明显的关系，在一定意义上地球的自身运动的周期性影响着地面塌陷的周期性。可以看出全球气候变化是具有一定周期性的，而一些极端恶劣天气的发生因素及发生的时间从长远来看也具有一定的周期性，而地面塌陷的形成原因在很大程度上是受到极端恶劣天气的影响的，因此可以说地面塌陷的形成也具有一定的周期性。最后，就是在当前世界经济发展的速度也在一定程度上影响着地面塌陷的周期性，在上世纪40到50年代世界各地的经济发展水平并不高，世界各国对于地下资源和地下空间的开采利用程度并不高，因此，当时所出现和发生的地面塌陷的情况并不是非常的常见，而随着世界经济发展水平的不断升高，在对地下资源和地下空间过度利用和开采的情况下，地面塌陷的形成逐渐的越来越频繁。因此，人类的经济活动在一定程度上影响了地面塌陷的周期性。
2 地下排水管道泄漏对地面塌陷的影响分析
前面对地下排水管道的相关内容和概念以及地面塌陷的概念进行了系统的分析和解释，相信大家对地下排水管道的定义和地面塌陷的形成原因有了一个简单的了解。下面针对这些方面的内容来提出地下排水管道的泄漏对地面塌陷的影响分析。
2.1 管道泄漏对土体稳定性的影响
首先对于地下排水管道所处的环境下，如果没有渗流场的影响情况下，土体所承受的压力只有管道的重力以及土体自身的重量的影响，因此在没有管道泄漏的情况下，土体所受到的应力应当是均匀平衡的，在水平方方向也是平衡的。但是如果有渗流场对土体产生一定影响之后，导致了土层之间的稳定性产生了一定的改变，相应的与原来稳定状态相比之下的所有受力数值都相应的增加，根据调查研究显示，土体所受到的渗流场的管道下部部分所受到的影响是较小的，因此所产生的变化量也是最低的，所出现的安全隐患也是最低的。而管道的上部所受到的渗流场影响较大，可以看出在管道渗漏发生之后，管道正上部的渗流场会对土层的稳定性造成极大的破坏，在一定程度上会大大增加地面塌陷形成的概率。
2.2 泄漏速度对地面塌陷的影响
前面已经提到了地下排水管道所出现泄漏的原因之一就是在管道内部所形成的液体流体由于与管道产生较大的摩擦力而使的流速降低导致出现一定的泄漏效果，而在出现泄漏情况后，泄漏速度的大小在一定程度上也会对土体的稳定性产生非常大的影响，如果地下排水管道所产生的泄漏速度非常大，在一定意义上可能会直接造成地下排水管道所处的土体的受力稳定性直接受到破坏，而产生大面积的地面塌陷事故，但是在速度并没有达到非常高的情况下，根据调查研究显示，泄漏速度越快，各个土体之间所处稳定性就越差，随着泄漏速度的增加，土体处于屈服状态下的观测点会逐渐增加，所形成的地下水囊的面积会慢慢扩大，而当达到一定的值后，就会将土体的稳定性破坏掉，最终产生地面塌陷。
2.3 管道埋深对地面塌陷的影响分析
管道所埋深度是地下排水管道建设的较为基本的一个参数，对于深度的增加，在一定程度上所泄漏的出口距离地面的距离就越大，而此时管道泄漏对地面塌陷所产生的影响就会相应的减少，由于埋深深度的增加，在一定程度上土体的面积和深度都会增加，相应的土体的承受重量的稳定性就会增强，也会减少地面塌陷的产生效果。根据当前大多数调查研究显示指出，随着地下排水管道所埋深度的不断增加，各个渗漏点所产生的泄漏物质不管是速度上还是流量上都会由于受到较大的土层所给的力而有所降低，从垂直方向来看，渗漏口附近的所发生的渗漏效果会随着地面深度的减少而逐渐增加，也就是说离地面越远的渗漏口对地面塌陷所产生的效果就越小。可以看出随着地面排水管道的埋深深度的增加，能够在一定程度上增加土体的稳定性，而且土层所处于屈服状态的面积相应的也会有所减少，也就是说所处于受力极限的土层的面积是较少的，在同样的情况下，地下排水管道所埋深度越深，就越能增加地下排水管道所处土层的稳定性，就能大大提高地面塌陷的发生可能性。
3 总结
首先对地下排水管道的泄漏原因和特点以及地面塌陷的形成原因及种类进行了详细的分析，进而针对这些内容对地下排水管道的泄漏对地面塌陷的影响进行了一定的分析，可以看出管道泄漏所产生的液体流速在一定程度上能够影响到地面塌陷形成的可能性，如果流体速度过快则更容易破坏土体的稳定性特点，从而造成地面塌陷；而地面的埋深深度则在一定程度上则能够减少地面塌陷的形成可能性，地下排水管道所埋深度越深就越能降低地面塌陷形成的可能性，也大大降低了地面塌陷的危险性。
参考文献：
[1] 蒋丽君，付丽丽，孙艺等.对城市排水管涵引起的地面塌陷检测措施探讨[J].城市建设理论研究（电子版），2014，（26）：598-599.
[2] 罗小杰.也论覆盖型岩溶地面塌陷机理[J].工程地质学报，2015，（5）：886-895.
论文作者:李旭智
论文发表刊物:《基层建设》2016年22期
论文发表时间:2016/12/9
标签：管道论文; 地面论文; 地下论文; 在一论文; 排水管道论文; 周期性论文; 稳定性论文; 《基层建设》2016年22期论文;