王越林，陆烨

(上海大学 土木工程系，上海 200444)

近年来，有关城市地面塌陷的事故频繁发生，其中，一些事故造成了巨大的经济损失甚至人员伤亡。地面塌陷是由于地质条件(如岩溶形成)和人类活动(如采矿、建筑、管道渗漏)造成的[1-2]。在这些影响因素中，管道渗漏引起的事故大约占到55%。特别是城市地区，管道通常埋深较浅，每天承受各种荷载(如交通、施工、挖掘、打桩等)，管道在各种荷载作用下会由于自然原因或强制磨损而开裂甚至断裂。某些城市地下水位较高，在水力梯度作用下，土体被侵蚀并冲入到无水流或重力流(供水或排水)管道。随着渗漏侵蚀的扩散，扰动区从管道附近向上发展，最终导致地表塌陷。

在实际应用中，往往很难检测到管道的渗漏，并且无法观察渗漏侵蚀的过程。针对这个问题，一些学者进行了相关研究。Guo等[3]开展了隧道渗流侵蚀的室内模型试验，研究重力流管道破裂引起土体侵蚀的形成过程。王帅超[4]通过室内模型试验方法对管道破损渗漏导致的地面塌陷问题进行研究，发现地下管道裂缝不同形状与尺寸对地下空洞发展规律的影响。除室内模型试验外，部分学者还通过数值模拟进行渗漏侵蚀研究。渗漏侵蚀问题涉及到两种介质：土体(固体)和水(流体)，两者在地表塌陷的形成过程中都发挥着重要作用。因此，在相关研究中，采用离散单元法(DEM)和计算流体动力学(CFD)分别对土体和水进行模拟并进行联合计算的数值模拟，得到越来越广泛的应用。……