考虑超静孔隙水压力影响的跨海桥梁锚固系统地下连续墙槽壁稳定性分析

本文针对海洋软黏土中地下连续墙（Diaphragm Wall）槽壁稳定性问题，创新性地引入超静孔隙水压力（Excess Pore Water Pressure）的流固耦合效应，建立了基于应力单元法（Stress Cell Method）的局部稳定性模型和上限定理（Upper-bound Theorem）的整体稳定性分析方法，为跨海桥梁锚固系统施工安全提供了关键理论支撑与工程控制标准。

　　

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Methodology

采用极限平衡分析法（Limit Equilibrium Analysis）对地下连续墙槽壁局部稳定性进行剖析，并给出稳定性安全系数的具体计算方法。运用三维楔形体破坏模型（3D Wedge Failure Model）和上限法（Upper-bound Theorem）对槽壁整体稳定性进行解析，同样给出稳定性安全系数的具体计算方案。尽管现有文献已提供这些方法中安全系数的具体计算公式，但尚未充分考虑由不稳定地基沉降引发的超静孔隙水压力（Excess Pore Water Pressure）对槽壁稳定性的水力-力学耦合（Hydro-mechanical Coupling）影响。

Computational model

为验证所采用的全局稳定性数值分析方法可靠性，运用Abaqus软件建立了地下连续墙三维数值模型。该三维模型尺寸为30 m × 15 m × 80 m。墙板的典型几何参数为：长度L=6.0 m，宽度B=1.5 m，深度Z=60.0 m（图7）。计算模型的三维有限元网格如图8所示，其中土体采用八节点线性砖单元（C3D8R）进行离散，而地下连续墙则使用四节点壳单元（S4R）模拟。

A case study

以某地下连续墙区段为例，该区段长度L=6m，宽度W=3m，深度H=60m，如图10所示。海洋软黏土的物理性质参数见表3。

其他参数根据实际情况设定。考虑地基不同固结度（或沉降）状态，分别计算了有无超静孔隙水压力影响下的槽壁整体稳定性安全系数，并对比分析了地基固结程度对安全系数的具体影响规律。

Conclusions

本研究探讨了新吹填海洋地基中地下连续墙槽壁开挖稳定性受残余超静孔隙水压力影响的问题，建立了相应的局部与整体稳定性计算方法。主要结论如下：

(1) 虽然地基固结度的影响相较于其他因素较为次要，但它仍是一个显著的不利因素，且常常是触发槽壁失稳的控制性因素。