岩土力学 ›› 2026, Vol. 47 ›› Issue (9): 3052-3068.doi: 10.16285/j.rsm.2025.1051CSTR: 32223.14.j.rsm.2025.1051
张治国1,尹迎超1,王卫东2,倪寅3,李骏杰3,师敏之3,木林隆4
ZHANG Zhi-guo1, YIN Ying-chao1, WANG Wei-dong2, NI Yin3, LI Jun-jie3, SHI Min-zhi3, MU Lin-long4
摘要:
目前,针对地下连续墙成槽稳定性的理论研究很少兼顾降雨与地下水位耦合效应,尤其缺乏对间歇性降雨入渗导致土体力学性质演变的定量分析。首先基于Green-Ampt模型,并结合Bodman-Colman土体分层假定,提出一种同时考虑干湿循环对饱和渗透系数影响及降雨间隙蒸发损失的改进Green-Ampt间歇性降雨入渗模型。在该模型中,利用分形几何孔隙结构分析建立非饱和土饱和渗透系数预测式,并据此给出湿润层动态演化关系;基于Penman-Wilson公式量化降雨间隙蒸发量,修正过渡层初始含水率;其次,结合Darcy定律与Mohr-Coulomb准则,推导依赖降雨强度与历时的分段表观黏聚力表达式;然后,运用极限分析上限理论构建基于空间离散方法的三维转动破坏模型,将表观黏聚力做功项引入虚功方程,推导出考虑间歇性降雨入渗与地下水位波动的槽壁稳定安全系数上限解;最后,通过对比数值模拟、既有现场试验与既有现场监测资料对解析解进行验证,结果吻合良好,证明模型可准确评估间歇性降雨入渗及地下水位波动对槽壁稳定性的影响。此外,针对间歇性降雨敏感参数(降雨强度、降雨次数、平均温度)、地下连续墙土体敏感参数(土体孔隙分布特征参数、槽壁宽高比、有效黏聚力、有效内摩擦角、地下水位深度)等进行了影响因素分析。参数分析表明:降雨强度、降雨次数和平均温度增大均加深湿润锋并降低安全系数;较高地下水位通过抬升孔隙水压力显著削弱槽壁稳定性,而较高泥浆液位可提供部分抵抗;土体孔隙分布特征参数l越大、分形维数D越小,渗透性越强,安全系数越低;有效黏聚力与有效内摩擦角提高可明显增强槽壁抗剪能力;槽壁宽高比L/H<1.5时三维边界效应显著,L/H>10时可忽略。
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