地下连续墙槽壁失稳模式及其稳定性计算方法研究现状

曹豪荣，彭立敏，雷明锋, 3，唐钱龙, 4

地下连续墙槽壁失稳模式及其稳定性计算方法研究现状

曹豪荣1, 2，彭立敏1，雷明锋1, 3，唐钱龙1, 4

(1. 中南大学 土木工程学院，湖南 长沙 410075；2. 湖南大学 设计研究院，湖南 长沙 410082；3. 重载铁路工程结构教育部重点实验室，湖南 长沙 410075；4. 江西交通职业技术学院，江西 南昌 330013)

针对地连墙成槽施作过程中槽壁稳定性问题，开展广泛的文献、资料调研，重点总结分析槽壁失稳破坏模式、稳定性理论分析模型与方法以及相关因素对槽壁稳定性的影响规律等问题的研究现状。结果表明：1)槽壁失稳表现为表层土体的整体失稳以及软弱夹层的局部失稳2类破坏模式；2) 因所采用的力学原理以及考虑的影响因素不同，当前既有槽壁稳定性理论分析模型和方法的适用性与计算结果尚存在较大的偏差，相对而言，三维模型的分析计算结果更为可靠、稳定；3) 单元槽段开挖长度以及泥浆液面高度是控制槽壁稳定性的关键参数。

地下连续墙；槽壁；破坏模式；稳定性分析模型；影响因素

地连墙是采用挖槽机械，在泥浆护壁的辅助作用下开挖出深而狭窄的地下沟槽、并进一步浇筑合适的材料而形成的具有隔渗效果、挡土作用及承重功能的连续性的地下墙体[1]，其施工技术起源于欧洲，是由钻进技术中采用泥浆和水下灌注混凝土的方法发展演变而来[2]。1950年，地连墙施工工艺首先于意大利米兰使用，并在20世纪50~60年代逐步推广，在地下工程及深基础工程中已经成为最有效的施工技术之一[3]。其基本工艺主要包括导墙施工、泥浆护壁、成槽施工、水下灌注混凝土和墙段接头处理等。地连墙开挖技术由于其施工振动小、墙体刚度大、整体性好、施工速度快、适应性强等特点，已广泛运用于各类地下工程中。例如，日本已经累计建成了1.5×107m2以上的地连墙，成为此技术最发达的国家之一；当今地连墙的最大挖掘深度已达140 m，最薄厚度仅为20 cm；1958年水电部门在青岛丹子口水库采用地连墙修建的水坝隔渗墙为此技术在中国的首次运用。近几十年来，随着基础设施建设在城市中大规模发展，中国大部分省份均开始采用这项技术，已累计建成的地下连续墙超过1.4×106m2[3]。按照中国“十三五”发展规划，未来5 年，仅城市轨道交通将修建地下连续墙总量超过1.5×107m2[4]，可以看出，地连墙开挖技术仍将具有极大的应用前景。尽管地连墙施工技术发展与应用日益成熟，但其在复杂地质情况下的应用仍存在着较大的缺陷，也缺乏科学规范理论指导，导致实际成槽施工过程中常常出现槽壁失稳破坏等事故[5−13]。经后续分析，导致这些事故的主要原因是护壁泥浆的质量缺陷(如均匀性、比重等)、地下水位变化等。可见，在地下连续墙成槽施工过程中如何设计或控制护壁泥浆质量，了解其护壁作用机理以及相关因素对槽壁稳定性的影响机制至关重要，也直接影响着工程安全。因此，经过大量的文献调研，本文对地连墙的槽壁稳定性进行详尽的综述研究，重点总结地连墙槽壁失稳模式、相应的破坏失稳计算方法以及影响槽壁稳定性的相关因素，为后续研究及工程应用提供一定的参考。

1 地下连续墙槽壁失稳模式

关于地下连续墙槽壁的失稳模式，绝大多数学者认为其可划分为2种类型：整体失稳模式和局部失稳模式。对于具有一定黏结性的软弱地层，槽壁失稳表现为整体滑移的模式，而对于含无(弱)黏结性的软弱夹层，则主要表现为局部剥落的局部失稳模式。

(a) 整体失稳；(b) 局部失稳

1) 整体失稳。大量的事故调查、模型和现场试验表明，槽壁的整体失稳现象通常发生在埋深约5~15 m 的浅层土或表层的土体中[7, 9, 14−16]，在导墙下方的土层中，常可观测到土体存在鼓出现象[16]。在地表平面，破坏面在整个槽段长度不断延伸，并呈现出椭圆形或矩形形态[10, 13]，如图1(a)所示，当泥浆的液面高度下降到水位线下1 m或存在地面超载时[7]，槽壁更易出现整体失稳现场。

2) 局部失稳。在地基土体中，如果存在黏结性差的软弱夹层(如砂卵地层)，当泥浆的渗透力无法抵抗槽壁的土压力时，槽壁将会出现局部失稳现象，通常表现为槽坑的超挖，如图1(b)所示，并增大了后续施工步骤中的灌注混凝土或隔渗材料充盈系数，从而进一步增加了施工成本和难度[17−18]。

2 地下连续墙槽壁稳定性分析方法

自地下连续墙技术产生，就有学者开始针对其槽壁稳定性问题开展相关研究[10, 19]。此后，随着该技术的广泛应用，研究成果也日益丰富，包括现场或室内试验、数值模拟和理论分析等[20−27]。其中，通过理论分析来研究地下连续墙稳定性问题尤为活跃，相继研究提出了10余种计算模型或分析方法[7, 15−16, 22, 24, 28−40]，如图2。综合分析这些方法，从是否考虑水平面上土拱效应的角度出发，可将其分为二维和三维分析方法两大类，其中二维分析方法根据其力学原理的不同，又可分为单元土体应力极限状态分析法、槽壁两侧土压平衡分析法以及平面滑动体受力平衡分析法3种，如图3所示。

(a) 斜面模型；(b) 斜面与垂直面模型；(c) 三菱柱模型；(d) 半圆柱模型；(e) 壳体模型；(f) 半圆柱斜剖面模型；(g) 抛物线体模型；(h) 主体滑移模型；(i1, i2) 整体滑动极限平衡分析模型；(j1, j2) 局部失稳极限分析模型

图3 槽壁稳定性分析方法分类

1) 单元土体应力极限状态分析法。在此方法中，以开挖后槽壁上单元土体的应力摩尔圆半径2与其所对应的极限状态下与抗剪强度包络线相切的应力摩尔圆半径3的比值s=3/2(其中，s为安全系数，下同)来评估槽壁稳定性。姜朋明等[28]就利用该方法，分析考虑槽孔开挖的瞬间孔隙水压力变化在槽壁稳定性中的作用效果，并据此研究槽壁稳定性的时间效应问题，结论认为，槽孔土体挖掘卸载形成的负孔隙水压力有助于槽壁稳定，但是随着时间的持续，负孔隙水压力逐步消散则不利于槽壁的长期稳定。刘国彬等[29]也采用该方法对槽壁的稳定性受超载作用的影响进行了部分探讨。

2) 槽壁两侧土压平衡分析法。该方法是在比较槽壁两侧有效泥浆压力(s−w)与竖直面土拱效应作用下的土压力的基础上来评估槽壁的稳定性，即s=(s−w)/。该类方法之关键是如何确定在竖直面土拱效应作用下的土压力。Wong等[7, 30−31]针对此进行相关的研究，分别提出基于Caquot和Terzaghi土拱理论的槽壁单元土体上水平向土压力的的分析方法，见式(1)和式(2)。此后，Wong 等[7, 30]基于上述理论建立考虑超载作用下的土压力的计算方法。

式中：3是槽孔孔壁上土体的水平应力；为槽孔长度；为土体重度；为土体的内摩擦角；是在土拱效应作用下的土压力系数；0和a分别为静止与主动土压力系数。

3) 平面滑动体受力平衡分析法。该方法根据是否考虑滑动体的内能耗散又可分为刚性滑块极限平衡法和基于上限理论的极限分析法，但都是通过事先假定一个滑动面，再基于土体抗剪强度f与整个滑动体边缘上用来平衡滑动体的剪应力之间的比值s=f/来对槽壁稳定性进行评判。Morgenstern等[10, 32]分别根据不同的破裂面假定，建立了如图2(a)所示的槽壁稳定性分析模型，并在此模型基础上探讨不同因素下槽壁稳定性的变化情况。总之，该类方法计算结果的准确性直接依赖于滑动面的假定情况，而滑动面的假定方式又因研究者考虑的土体类型、超载情况等因素的不同而不同。因此，在对计算方法实际应用中，设定合理的假定滑动面至关重要。

通过上述分析可见，在力学原理、考虑的因素等方面，各种模型或方法均有所差异，在适应性及计算结果的可靠性方面，各模型也存在一定程度上的区别，王轩等[41]就进行了专门的对比分析，其认为：二维的计算方法过于安全保守，计算结果不太稳定。相对而言，基于半圆柱形和三棱柱形的滑动体模型用于评价砂性地层中的槽壁稳定性更加合理；对于三维分析方法，在滑动体的平面范围与槽段深度建立的计算模型的解算结果却偏于保守。因此，建立合理有效的槽壁稳定性分析理论模型和方法仍是当前研究的重点。

3 地下连续墙槽壁稳定性影响因素及其作用规律

3.1 地下水位

地下水位对于槽壁稳定性的影响主要体现在槽壁内外的压力差大小。一方面，泥浆所产生的静水护壁压力需要大于地下水的静水压力并抵抗部分周边的土体压力，其护壁作用才能充分发挥出来[42]；另一方面，压差是泥皮形成以及泥浆颗粒深入槽壁表层土体的动力来源，压差小，泥皮不易形成，同时，泥浆颗粒也难以渗入土体中，泥浆的凝胶作用无法发挥。可见，地下水位的位置对槽壁的稳定性有着直接影响。大量的试验研究和工程实践[6−7, 9−10, 13−15, 20, 30, 32, 43]均验证了上述观点，并明确指出泥浆液面与地下水位液面的高差值为槽壁稳定的控制条件之一。实际施工过程中，通常要求泥浆液面需高出地下水位液面的范围在1~1.5 m[42, 44]。

3.2 单元槽段长度

基槽的长深比取决于单元槽段的尺寸，而长深比的取值也会对土拱效应的形成产生一定的影响，从而又进一步影响了土压力的大小。在长深比较大时，土拱效应作用效果越差，槽壁稳定性下降[45]。也曾对基坑开挖时坑壁的土拱效应(空间效应)开展了相关研究。结果表明，对于类似基坑的狭长型槽孔，其施工过程存在显著的空间效应，单元开挖段较长时，空间效应仅在坑壁端部一定范围内出现，而中间部位完全可简化为平面问题；单元开挖段较短，空间效应更为明显，其空间效应也以一个抛物线的形式从端部向中间逐步递减。实际设计施工过程中，较佳的槽段长深比约为0.3~0.5(开挖深度大取小值，开挖深度小取大值)[46]。因此，对于常见的地铁车站基坑，开挖深度约20 m，其单元槽段取5~6 m较为合适，有利于土拱效应的发挥。

3.3 泥浆质量

从前述泥浆的护壁作用机理可见，泥浆的护壁作用要得以发挥就必须具备一定的重度和稠度。重度越大的泥浆所产生的静水压力作用越明显，槽壁的稳定性也随之增长[45]，这也已得到实践验证和广大学者的认可，工程实践中所采用的泥浆重度均在10.3 kN/m3以上。泥浆的稠度越大，其抗剪能力也越大，进而能通过增大泥浆的凝胶作用来提高槽孔稳定性。目前常用的按总质量的4%~8%膨润土与水配置而成的膨润土泥浆，其黏滞度约为3×10−5kPa·s，抗剪强度一般小于7×10−3kPa。

3.4 地基土质条件

地质条件是影响槽孔开挖稳定性的另一关键因素，除其自身的抗剪强度外(试验证明[45]，随着土体黏聚力和内摩擦角的逐步减小，槽壁的稳定性逐步下降，更容易坍塌)，土体的密实度、颗粒级配和粒径等也会影响到槽孔的稳定性。

当土的密实度较高、颗粒级配优良时，泥浆难以流失，在槽段的范围内，泥浆浆液可以在槽壁形成一层致密的泥皮，用以维持槽壁的稳定性；当其密实度低、颗粒级配差时，槽壁透水性增大，泥皮不易形成，在泥浆渗流路径过长时，泥浆浆液容易流失，从而导致了槽壁稳定性能的下降。在槽壁水压与泥浆压力差Δ的作用下，泥浆渗入槽壁表层土中的最大距离时，滞留临界水力梯度cr可按式(3)计算[47]，其计算结果可运用于槽壁局部稳定性分析中。

式中：w为水的容重；m为泥浆需克服的剪切屈服应力；为土的孔隙比；5为小于此粒径且土粒含量在5%的土粒的粒径。

在槽孔开挖过程中，原有地层土颗粒也会进入到泥浆中，部分粒径较小的颗粒即可悬浮于泥浆中，从而使得泥浆的重度增加，进而又提高了槽壁的稳定性。在泥浆中可产生悬浮作用的最大土颗粒粒径可按式(4)计算[10]。李生才等[48]分别根据单个土颗粒以及土颗粒间的接触关系的刚体受力分析，也得到类似了类似的研究结果。

式中：为泥浆中可产生悬浮作用的最大土颗粒粒径；′和s分别为土颗粒和泥浆的容重；s为泥浆凝胶的抗剪强度。

而在砾类土中，在泥浆护壁的作用下进行槽壁开挖时，因土颗粒粒径较大，土颗粒处于悬浮状态，泥浆的容重并未大幅度增加，难以提高槽壁的稳定性，此时通过增加新鲜泥浆的配合比，可提高泥浆自身容重，可增长护壁压力，以达到稳定槽壁的 作用。

3.5 槽孔开挖顺序

槽壁稳定性也受到槽孔施工顺序的影响，相对于顺序施工的方式，在间隔施工的方式下，地基土的土拱效应更加明显，成槽施工后，槽壁稳定性也会显著增长[42]。但是，如果开挖或槽孔静置时间太长，在泥浆中会出现絮凝和沉淀的现象，进而又造成泥浆容重的减小，并导致其静水作用减弱，同时因开挖引起的负孔隙水压力消散，特别是砂性地层，会降低槽壁稳定性[28]。因此，在开挖成槽后，应及时在槽段中放置钢筋笼，并及时浇筑混凝土或隔渗材料。

4 结论

1) 槽壁失稳破坏模式主要有整体失稳和局部失稳2种，整体失稳破坏模式主要发生在表层土体以及约5~15 m的土层埋深范围内；而局部失稳则常常发生在含黏性较差的软弱夹层中。因此，实际施工过程中，应对地层结构进行详细勘察，有必要时应重点针对表层土体或软弱夹层进行注浆等加固，以提高槽壁的稳定性。

2) 针对槽壁稳定性理论分析模型或方法，从是否考虑土拱效应(空间效应)出发有二维和三维两大类之分，各国学者也先后提出或建立了10余种分析模型或方法，但由于所采用的力学原理以及考虑的影响因素不同，各模型的适用性和计算结果尚存在较大的偏差，相对而言，三维模型的计算结果更为可靠和稳定。因此，如何建立有效的理论分析模型仍是该课题研究的重点。

3) 对槽壁稳定性产生影响的因素较多，各因素的作用机理及影响规律也不尽相同。总体而言，单元槽段开挖长度以及泥浆液面高度是影响槽壁稳定性的关键参数。实际施工过程中，单元槽段开挖长度宜控制在5~6 m，泥浆液面高度应始终高于地下水位1~1.5 m。

[1] LI Yuchao, PAN Qian, Cleall Peter John, et al. Stability analysis of slurry trenches in similar layered soils[J]. Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, 2013, 139: 2104−2109.

[2] Nash K L. Stability of trenches filled with fluids [J]. Journal of the Construction Division, 1974, 100(4): 533− 542.

[3] 张树松, 李军, 刘强, 等. 地下连续墙在地铁施工中的应用[J]. 天津市政工程, 2008(3): 25−27.ZHANG Shusong, LI Jun, LIU Qiang, et al. Application of underground diaphragm wall in subway projects[J]. Journal of Tianjin Municipal Engineering, 2008(3): 25− 27.

[4] 中国城市轨道交通协会. 中国城市轨道交通2015年年报[R]. 中国城市轨道交通协会, 2016: 15−19.China Association of Metros (CAM). 2015 annual report of China urban mass transit[R]. China Association of Metros, 2016: 15−19.

[5] ZHANG Junde, HAN Longwu. Method and effect for controlling slum ping trench section of continuous concrete wall in Huangsha Station along Guangzhou subway[J]. Foundation Engineering, 1999(4): 52−55.

[6] 戴建鹤. 地下连续墙塌方事故分析[J]. 中国水运, 2014, 14(6): 372−373. DAI Jianhe. Collapse analysis of underground diaphragm wall[J]. China Water Transport, 2014, 14(6): 372−373.

[7] Wong G C Y. Stability analysis of slurry trenches[J]. Journal of Geotechnical Engineering, ASCE, 1984, 110(11): 1577−1590.

[8] 尉胜伟. 复杂地质条件下超深基坑连续墙成槽施工技术研究[J]. 铁道建筑, 2010(12): 51−54. WEI Shengwei. Study on construction technology of trough-forming of diaphragm wall in super-deep foundation pit under complex geological condition[J]. Railway Engineering, 2010(12): 51−54.

[9] Tsai J S, Jou L D, Hsieh H S. A full-scale stability experiment on a diaphragm wall trench[J]. Canadian Geotechnical Journal, 2000, 37(2): 379−392.

[10] Mogrenstern N, Amir-tahmasseb I. The stability of a slurry trench in cohesionless soils[J]. Geotechnique, 1965, 15(4): 387−395.

[11] Tamano T, Nguyen H Q, Kanaoka M, et al. Deformation and failure of slurry trench in reclaimed soft clay: numerical analysis [C]// Proceedings of the 12th Asian Regional Conference on Soil Mechanics and Geotechnical Engineering. Singapore: World Scientific Publishing, 2003, 1: 825−828.

[12] Tsai J S, Chang C C, Jou L D. Lateral extrusion analysis of sandwiched weak soil in slurry trench[J]. Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, ASCE, 1998, 124(11): 1082−1090.

[13] 李广诚. 黄壁庄水库副坝防渗墙施工地面塌陷原因分析[J]. 工程实践与研究, 2003, 11(2): 43−47. LI Guangcheng. Cause analysis of ground collapsing in the construction of cutoff wall in the saddle dam of Huangbizhuang reservoir[J]. Technical Supervision in Water Resources, 2003, 11(2): 43−47.

[14] 李会民, 王士川. 地下连续墙槽壁稳定模型试验及极限平衡状态的研究[J]. 陕西建筑, 1992(3): 27−31. LI Huimin, WANG Shichuan. Experimental and limit equilibrium research on the stability of underground diaphragm wall[J]. Shanxi Construction, 1992(3): 27−31.

[15] Aas G. Stability of slurry trench excavations in soft clay [C]// Proceedings of the 6th European Conference on Soil Mechanics and Foundation Engineering. Vienna: International Society of Soil Mechanics and Foundation Engineering, 1976: 103−110.

[16] Washbourne J. The three-dimensional stability analysis of diaphragm wall excavations[J]. Ground Engineering, 1984, 17(4): 24−26, 28−29.

[17] 龚大为. 长沙地铁建筑密集区富水砂卵地层车站基坑施工技术研究[D]. 长沙: 中南大学, 2013. GONG Dawei. Research on the foundation pit construction technology of Changsha metro station in the water-rich sandy cobble strata of eensely built-up areas [D]. Changsha: Central South University, 2013.

[18] Tsai J S. Stability of weak sublayers in a slurry supported trench[J]. Canadian Geotechnical Journal, 1997, 34(2): 189−196.

[19] Nash J K T L, Jones G K. The support of trenches using fluid mud[J]. Proceedings of Grouts and Drilling Muds in Engineering Practice, Butterworths, London, 1963, 25: 177−180.

[20] Oblozinsky P, Ugai K, Katagiri M, et al. A design method for slurry trench wall stability in sandy ground based on the elasto-plastic FEM[J]. Computers and Geotechnics, 2001, 28(2): 145−159.

[21] ZHANG Z X, PAN C H, DUAN C F. Numerical analysis for the stability of over-length trench wall based on a novel pre-supporting excavation method [C]// Proceedings of International Symposium on Coastal Engineering Geology. Shanghai, China: New Frontiers in Engineering Geology and the Environment, 2013: 259− 262.

[22] Fox P J. Analytical solutions for stability of slurry trench [J]. Journal of Geotechnical and Environmental Engineering, 2004, 130(7): 749−758.

[23] Filz G M, Adam T, Davidson R R. Stability of long trenches in sand supported by bentonite-water slurry[J]. Journal of Geotechnical and Environmental Engineering, 2004, 130(9): 915−921.

[24] HAN C Y, CHEN J J, WANG J H, et al. 2D and 3D stability analysis of slurry trench in frictional/cohesive soil[J]. Journal of Zhejiang University-Science A, 2013, 14(2): 94−100.

[25] LI Y C, PAN Q, Cleall P J, et al. Stability analysis of slurry trenches in similar layered soils[J]. Journal of Geotechnical and Environmental Engineering, 2013, 139(12): 2104−2109.

[26] LI A J, Merifield R S, LIN H D, et al. Trench stability under bentonite pressure in purely cohesive clay[J]. International Journal of Geomechanics, 2014, 14(1): 151−157.

[27] Grandas-tavera C E, Triantafyllidis T. Simulation of a corner slurry trench failure in clay[J]. Computers and Geotechnics, 2012, 45: 107−117.

[28] 姜朋明, 胡中雄, 刘建航. 地下连续墙槽壁稳定性时空效应分析[J]. 岩土工程学报, 1999, 21(3): 338−342. JIANG Pengming, HU Zhongxiong, LIU Jianhang. Analysis of space-time effect on the stability for slurry-trench of diaphragm wall[J]. Chinese Journal of Geotechnical Engineering, 1999, 21(3): 338−342.

[29] 刘国彬, 黄院雄, 刘建航. 超载时地下连续墙的槽壁稳定分析与实践[J]. 同济大学学报, 2000, 28(3): 267−271. LIU Guobin, HUANG Yuanxiong, LIU Jianhang. Analysis of the stability of slurry trench with a surchargeand engineering application[J]. Journal of Tongji University, 2000, 28(3): 267−271.

[30] Hajnal I, Marton J, Regele Z. Construction of diaphragm walls[M]. Simon A B, Trans. New York: John Wiley & Sons, 1984.

[31] Huder J. Stability of bentonite slurry trenches with some experiences in Swiss practice[C]// Proceedings of the 5th European Conference on Soil Mechanics and Foundation Engineering. Spain: Madrid, 1972: 517−522.

[32] Elson W K. An experimental investigation of the stability of slurry trenches[J]. Géotechnique, 1968, 18(3): 37−49.

[33] 杨嵘昌. 地下墙护壁泥浆临界相对密度的显式解— 坍体底面未及地下水面[J]. 南京建筑工程学院学报, 1995, 32(1): 22−28. YANG Rongchang. The clear solution of the critical specific gravity of slurry propping the trench of diaphragm wall- the bottom of slump mass does not cross the groundwater level[J]. Journal of Nanjing Architectural and Civil Engineering Institute, 1995, 32(1): 22−28.

[34] 杨嵘昌. 地下墙护壁泥浆临界相对密度的迭代解──坍底涉及地下水面而未及地表面[J]. 南京建筑工程学院学报, 1995, 34(3): 42−49. YANG Rongchang. Iteration methods calculating the critical specific gravity of slurry propping the trench of diaphragm wall-in case that the bottom of slump mass crosses ground water surface and does not ground surface [J]. Journal of Nanjing Architectural and Civil Engineering Institute, 1995, 34(3): 42−49.

[35] 杨嵘昌, 刘世同. 地下墙浅表泥浆槽壁的稳定分析——坍体底面涉及地表时的泥浆临界相对密度[J].南京建筑工程学院学报, 1997, 41(2): 28−34. YANG Rongchang, LIU Shitong. Stability analysis of slurry trench side of diaphragm wall near ground surface-slurry critical specific gravity in case that the bottom of slump mass crosses ground surface[J]. Journal of Nanjing Architectural and Civil Engineering Institute, 1997, 41(2): 28−34.

[36] 李禄荣. 关于地连墙槽壁稳定三维分析计算公式的辨正[J]. 岩土工程学报, 2001, 23(3): 374−375. LI Lurong. Formula discrimination of 3-D analysis of trenches stability[J]. Chinese Journal of Geotechnical Engineering, 2001, 23(3): 374−375.

[37] Tsai J S, Chang J C. Three-dimensional stability analysis for slurry-filled trench wall in cohesionless soil[J]. Canadian Geotechnical Journal, 1996, 33(5): 798−808.

[38] 季冲平, 余绍锋. 地下连续墙泥浆槽稳定性分析的一种方法[J]. 华东交通大学学报, 1998, 15(3): 15−19. JI Chongping, YU Shaofeng. The stability of slurry trench diaphragm wall[J]. Journal of East China Jiaotong University, 1998, 15(3): 15−19.

[39] 张厚美, 夏明耀. 地下连续墙泥浆槽壁稳定的三维分析[J]. 土木工程学报, 2000, 33(1): 73−76. ZHANG Houmei, XIA Mingyao. 3-D stability analysis of slurry trenches[J]. China Civil Engineering Journal, 2000, 33(1): 73−76.

[40] HAN C Y, WANG J H, XIA X H, et al. Limit analysis for local and overall stability of a slurry trench in cohesive soil[J]. International Journal of Geomechanics, 2012, 15(5): 06014026.

[41] 王轩, 雷国辉, 施建勇. 矩形地连墙槽壁整体稳定分析方法的对比研究[J]. 岩土力学, 2006, 27(4): 549−554. WANG Xuan, LEI Guohui, SHI Jianyong. Comparative study of global stability analysis methods of rectangular diaphragm wall panel trenches[J]. Rock and Soil Mechanics, 2006, 27(4): 549−554.

[42] 雷国辉, 王轩, 雷国刚. 泥浆护壁开挖稳定性的影响因素及失稳机理综述[J]. 水利水电科技进展, 2006, 26(1): 82−86. LEI Guohui, WANG Xuan, LEI Guogang. Stability influencing factors and instability mechanism of slurry-supported excavations[J]. Advances in Science and Technology of Water Resources, 2006, 26(1): 82−86.

[43] Tamano T, Fukui S, Suzuki H, et al. Stability of slurry trench excavation in soft clay[J]. Soils and Foundations, 1996, 36(2): 101−110.

[44] Mohamed A. Effect of groundwater table rising and slurry reduction during diaphragm wall trenching on stability of adjacent piles[C]// International Symposium on Geohazards and Geomechanics (ISGG2015), 2015: 50−54.

[45] 史世雍, 章伟. 深基坑地下连续墙的泥浆槽壁稳定分析[J]. 岩土工程学报, 2006, 28(增1): 1418−1421. SHI Shiyong, ZHANG Wei. Stability analysis of slurry trench of diaphragm in deep excavation[J]. Chinese Journal of Geotechnical Engineering, 2006, 28(Suppl 1): 1418−1421.

[46] LEI Mingfeng, PENG Limin, SHI Chenghua, et al. A simplified calculation method for spatial effect in large-long-deep foundation pit and its analysis[J]. Advanced Materials Research, 2011, 243−249: 2762− 2770.

[47] Filz G M, Boyer R D, Davidson R R. Bentonite-water slurry rheology and cutoff wall trench stability [G]// EVANS J C. In Situ Remediation of the Geoenvironment, Geotechnical Special Publication, New York: ASCE, 1997: 139−153.

[48] 李生才, 邓文樵. 泥浆护壁机理的研究[J]. 阜新矿业学院学报(自然科学版) , 1990, 9(2): 11−15. LI Shengcai, DENG Wenqiao. The study of the mechanism of dado with slurry[J]. Journal of Fuxin Mining Institute, 1990, 9(2): 11−15.

Research status of the instability mode and its stability calculation method of underground diaphragm wall

CAO Haorong1, 2, PENG Limin1, LEI Mingfeng1, 3, TANG Qianlong1, 4

(1. School of Civil Engineering, Central South University, Changsha 410075, China; 2. Hunan University Design Institute Co., Ltd, Changsha 410082, China; 3. Key Laboratory of Engineering Structure of Heavy Haul Railway (Central South University), Changsha 410075, China; 4. Jiangxi Transportation Vocational and Technical College, Nanchang 330013, China)

This paper performs an extensive literature survey on the stabilisation of groove walls during the construction of diaphragm wall panel trenches. The failure modes of groove wall instability, the stability theoretical analysis method, and the influence of related factors on groove wall stabilisation were summarized and analyzed emphatically. The results show that: First, groove wall instability is reflected in two types of failure modes, namely, the overall instability of the surface soil and the local instability of the soft interlayer. Second, the established groove wall stabilisation theoretical analysis models can be divided into the 2D models and the 3D models. The applicability and calculation results of these models greatly differ because of their different mechanical principles and influencing factors. Specifically, the calculation results of the 3D models are more stableand reliable than those of the 2D models. Third, the excavation length of one groove section and the slurry level are critical parameters for controlling groove wall stabilisation.

diaphragm wall; groove wall; failure mode; stability analysis model; influence factors

U25

A

1672 − 7029(2019)07−1743 − 08

10.19713/j.cnki.43−1423/u.2019.07.019

2018−09−24

湖南省自然科学基金资助项目(2018JJ3657)；江西省教育厅科学技术研究项目(GJJ171292)

曹豪荣(1986−)，男，湖南安化人，博士研究生，从事隧道与地下工程研究；E−mail：912919340@qq.com

(编辑 阳丽霞)