基于修正剑桥渗流耦合模型的闸室有限元分析

何良德，苏兴海，徐笛清，夏正东，魏东

（1.河海大学港口海岸与近海工程学院，江苏 南京 210098；2.江苏省扬州市航道管理处，江苏 扬州 225003）

0 引言

船闸闸室是一种先开挖基坑，再浇筑底板与闸墙，最后两侧回填的半埋入式结构。以艾伦港船闸[1]为例，船闸基坑深度为17.37 m，实测回弹量在中心线处为8.8 cm，在坡脚处为7.9 cm；船闸完建充水前实测沉降量为5.8 cm，小于实测回弹量。前苏联在开挖船闸基坑（深10 m左右）和降低地下水位的同时，观测到坑底面升高10 cm以上。因此，回弹再压缩量问题在船闸工程中不容忽视。

目前，船闸沉降计算常采用考虑闸基深开挖卸载回弹效应的e-lg p曲线的分层总和法[2]，在底板内力计算时常用文克尔地基、半无限或有限深弹性地基[3]等模型，便于查表计算。但何良德等[4]研究表明，分缝施工的中底板与墩墙相比，其基底压力明显减小，浅部地基土始终处于回弹-再压缩状态，在合缝至完建期，底板下地基刚度呈现中部大、两侧小的特征。因此，如果不考虑回弹再压缩模量的影响，计算的底板沉降偏大，计算的正弯矩偏大或者负弯矩偏小。

在施工期，导致闸墙倾斜的主要作用有结构上荷载（自重、土压力）和回填边载等。重力式闸墙结构自重通常向内侧偏心，加上墙后土压力作用，闸墙呈前倾向趋势。但多数船闸在回填土边载作用下，闸室墙是后倾的，有的甚至引发了事故。船闸设计规范[5]考虑到砂性土、黏性土地基固结的不同特点，为安全计，从可能的最不利情况出发，边载采用两个极限值，但规定的取值范围大，实际计算时较难把握。……