中国公路学报

作者：肖铮, 曹志刚, 蔡袁强, 胡宏

单位：1. 浙江大学　建筑工程学院，浙江　杭州　310058","2. 浙江工业大学　土木工程学院，浙江　杭州　310014","3. 浙江交工金筑交通建设有限公司，浙江　杭州　310052

关键词：路基工程,桩承式路堤,CFD-DEM,潜蚀,土拱效应,临界水头,表面沉降

<p>水力荷载下路堤、堤坝等工程结构易受到潜蚀进程的影响，对其服役性能造成危害。桩承式路堤中土拱效应的存在引发路堤土体内部应力重分布，局部区域极易发生潜蚀现象。为探究水力荷载下桩承式路堤中潜蚀的启动与发展规律，明确潜蚀对桩承式路堤服役性能的影响机制，通过计算流体动力学耦合离散单元法（CFD-DEM），结合自主研发的活板门-潜蚀模型试验装置，开展了不同初始土拱率下路堤潜蚀启动临界水头与发展规律研究。研究结果表明：桩承式路堤中土拱的存在将显著降低路堤的抗潜蚀能力，桩承式路堤土体中潜蚀启动临界水头远低于无土拱土体中的结果；路堤中潜蚀启动临界水头随路堤初始土拱率的减小呈幂函数降低，当初始土拱率低于0.05时，启动临界水头降幅超过30%。路堤中潜蚀的发展削弱了土拱内部应力减小区水平方向强力链的优势分布，恢复竖直方向强力链分布，影响土拱效应的应力传递效率，从而导致桩承式路堤土拱的显著劣化，引发路堤表面沉降的持续发展。路堤中初始土拱率越小，潜蚀过程中的土拱劣化越显著。揭示了桩承式路堤在服役过程中显著的潜蚀风险，提出了预测桩承式路堤潜蚀启动临界水头的经验公式，能为桩承式路堤的建设和维护提供指导。</p>

来源：2025年第4期

《中国公路学报》期刊编辑部

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