基于离散元的岩土基坑边坡渗流耦合计算仿真

耿佳弟，陈五一，彭志松

(1. 四川大学锦城学院，四川 成都 611731；2. 西南石油大学地球科学与技术学院，四川 成都 610500)

1 引言

从工程建筑的角度来看，岩土是构成地壳的各种岩石和土壤的统称。岩石土壤可分为坚硬的、次坚硬的、软的、松的、不结实的五种类型，它们有特殊的成分、结构、状态和性质。土质是土地的基本结构成分，也是建筑工程的载体之一[1]。施工过程中，将根据实际施工需要进行岩土挖掘，在基础设计位置按标高和基础平面尺寸确定的土坑即为基坑。在基坑开挖过程中，在基坑底部与原始岩土层间会形成一道边坡，边坡的存在意味着要保证路基或坑面的稳定，减少基坑支护费用。然而，在地下水和降水作用下，基坑边坡会发生渗流。在土壤水分浸没作用下，土壤内部结构会发生不同程度的变化，土壤水分的运动也会对边坡产生应力，从而影响边坡的稳定性。为此，对基坑边坡的渗流进行了耦合计算分析。以达西定律为渗流基本规律的渗流理论，国外的经典研究发展很快并取得了很大的成功，同时，国内相关学者对裂隙带砂岩在渗流和应力耦合作用下的流变试验，得到了裂隙带砂岩的轴向、环向和体积变形渗透系数的影响规律以及围压和孔隙水压力对渗透率特征的影响规律。目前对裂隙岩体渗流应力耦合问题的研究主要从三个方面着手，即根据试验结果总结出渗流应力耦合的经验公式[2]。根据裂隙切向变形和切向变形的计算公式，推导了渗流-应力耦合关系。……