随着我国城市化进程的不断加快,城市基础设施建设进入了迅速发展阶段。管道作为现代五大运输方式之一,已广泛应用于市政、电力、通信、燃气、给排水等方面。高密度聚乙烯(HDPE)双壁波纹管是一种常见的塑料埋地排水管道,因其耐腐蚀、水力效应好、经济、易安装等优点被广泛运用于市政排水领域。HDPE波纹管作为典型的柔性埋地管,其变形受管周回填土压实度影响较大,然而,实际工程中回填土的压实度常常难以达到规范要求导致管周土体出现局部松散现象;同时,外壁波纹内壁光滑的特殊截面构造使其受力变形机制更为复杂。在现有研究中,关于外荷载作用下HDPE波纹管各截面应变分布规律尚未明确,为此,本文开展了运行荷载作用下埋于局部松散的回填土中的HDPE双壁波纹管受力变形研究,旨在为现有运行管道的变形与破坏提供理论依据。主要研究内容及结论如下:(1)通过ABAQUS建立了真实双壁波纹管管土相互作用有限元模型,并在Hypermesh中对土体模型进行精细化的网格划分,减少了土体单元的数量,使管土模型计算效率大大提高。通过现场试验数据与模拟数据的对比验证了该模型的准确性,为真实双壁波纹管受力变形等相关研究提供依据。分析发现,管道衬部和波谷的应变分布规律基本一致,且衬部应变始终小于波谷应变;波峰应变分布规律较为复杂且更容易受松散回填土的影响。在密实回填状态下,不同直径管道环向应变分布规律十分相似,管道波峰和波谷处的应变值与直径大小成正比;管道衬部处变形受波谷径向位移的约束,小口径管道衬部应变为拉应变,而大口径管道衬部应变为压应变。(2)基于已验证的三维管土模型,对不良回填条件下波纹管关键位置的应变分布规律进行进一步讨论。发现松散区域回填土压实度越低,管道环向应变变化越大,当回填土局部松散时,管道常在密实回填与松散回填土交界面附近出现应变集中,管道对松散回填土的响应由松散区域的位置和大小决定,且更容易受松散区域位置的影响在不良回填条件下,管道的破坏形式受管道直径的影响,小口径管道可能会因应变集中而发生破坏,大口径管道的破坏则更容易由局部弯曲引起。(3)将ABAQUS中的管土模型视为结构场,在FLUENT中建立管内污水-空气流场,利用Mp CCI将结构场与流场进行耦合,实现土壤-流体共同作用下的管道数值模拟,并通过试验验证了耦合模型的可靠性。基于该模型,对真实运行荷载作用下管道的受力变形情况展开研究,发现污水会降低与污水接触区域的衬部的应变。污水深度越高或流速越低,管道衬部应变越小,甚至在管底附近区域由压应变变为拉应变。污水作用下衬部应变的降低使波谷和衬部应变差值增大,从而导致内壁更容易发生局部弯曲。