近日，同济大学工程风险研究团队张冬梅教授和张学亮博士生等在《Acta Geotechnica》期刊上发表了题为“Experimental study on interaction mechanism between pipeline seepage erosion and adjacent foundation pile”的研究论文，通过开展一系列管线渗流侵蚀室内模型试验，揭示了不同基桩条件下管线渗流侵蚀的时空演化特征，分析了不同位置条件下邻近基桩对渗流侵蚀的阻流效应与局部加剧效应，另外，通过监测基桩土压力的变化，分析了基桩承载力与不平衡力随侵蚀的变化规律，揭示了渗流侵蚀作用下不同位置基桩的力学响应特征。

随着城市地下空间的开发利用，以地下管线与建筑物基桩为主体的立体交叉分布体系日益错综复杂，而由管线破损引发的渗流侵蚀问题也日益凸显。在水力驱动下的土体流失会首先引起地层大变形，进而影响邻近基桩的安全和稳定，而邻近基桩的存在也反过来影响渗流侵蚀的发生和发展，因而二者之间是相互作用、相互影响的动态关系。然而，现有研究主要集中于单方面领域，缺乏对二者之间动态关系的全面考虑。基于此，本文通过开展一系列的渗流侵蚀物理模型试验，充分考虑基桩及其位置的影响，全面揭示不同基桩分布条件下渗流侵蚀演化机理与基桩力学响应特征。

论文基本思路如下：考虑5种基桩位置，并设置无基桩条件为对照组，开展6组渗流侵蚀室内物理模型试验，一方面，分析不同基桩位置下土体渗流侵蚀的时空演化特征（如图1），并在侵蚀完成后，通过开展静力触探试验，揭示不同基桩条件下受侵蚀地层的强度分布特征（如图2），全面分析不同位置下基桩对渗流侵蚀的阻流效应与局部加剧效应；另一方面，通过在试验中实时测量基桩土压力（如图3），分析基桩承载力与所受不平衡力的发展特征（如图4），从而全面揭示不同位置条件下基桩的侵蚀力学响应特征。

图1 不同基桩位置下土体侵蚀形态演化过程

 (a) Penetration position                           (b) A-axis

  (c) B-axis                                 (d) C-axis

图2 不同基桩位置下土体贯入阻力变化曲线

   (a) Upper-farside                           (b) Upper-nearside

  (c) Upper-above                      (d) Earth pressure on pile end

图3 不同水平位置下基桩土压力随侵蚀变化曲线

(a) 承载力

      (b) 不平衡力                     (c) 不平衡力矩

图4 不同水平位置下基桩承载力与不平衡力变化曲线

本文通过开展一系列渗流侵蚀室内物理模型试验，采用多种物理与力学检（监）测方法，充分考虑基桩位置这一实际场景中多变因素的影响，多角度分析了地层和基桩随侵蚀发展的物理力学演化过程，从而全面揭示了基桩-渗流侵蚀耦合发展过程与相互作用机理，并为基桩-渗流侵蚀相互作用的后续研究提供了试验依据和研究基础。

第一作者&通讯作者

    张冬梅教授   

邮箱：dmzhang@tongji.edu.cn

第二作者

张学亮博士研究生

文献格式

Zhang, D., Zhang, X. & Du, W. (2023). Experimental study on interaction mechanism between pipeline seepage erosion and adjacent foundation pile. Acta Geotech.

原文链接与二维码：

https://doi.org/10.1007/s11440-023-02018-9

撰稿：张学亮、谢小创

编辑：虞健晖

校对：吴双益

审核：黄忠凯