目前,各大城市普遍面临着地面沉降变形与塌陷问题,作为诱发城市地面变形和塌陷问题的主要原因,管线渗漏引起的非饱和土软化导致的土层变形及其对管线周边既有建(构)筑物安全的影响越来越为人们所重视。本文基于有限元数值模拟方法首先分析管道渗漏过程中土中水体的渗流扩散规律;其次,考虑非饱和土的抗剪强度指标随土体含水量的变化规律,对有限元子程序进行二次开发以实现土体遇水软化目的;最后,通过此方法对管线渗漏引起的土层软化导致的非饱和土层变形与稳定性及其对管线周边既有建(构)筑物安全的影响进行分析。主要研究成果如下:(1)土中水体扩散规律为水体在渗漏压力的作用下从渗漏口逐渐向四周扩散流出且不同的影响因素产生不同时间空间效应。比如:管线不同渗漏位置、不同埋深表现出空间效应;不同渗漏压力、不同土体渗透特性表现出时间效应。(2)通过对有限元软件ABAQUS的USDFLD子程序二次开发实现了土体遇水软化的效果,达到了土体抗剪强度指标按照特定强度公式进行改变的目的,得到了摩擦角随饱和度线性变化、粘聚力随饱和度指数变化的变化关系。(3)土体遇水软化对土层变形影响为:无地表荷载作用情况下,土体软化的影响程度有限,水体入渗还会造成地表一定程度的隆起;有地表荷载作用情况下,土体软化的影响程度明显,随着渗漏的发展,土体中的塑性区不断扩大至贯通。(4)土体软化引起的建筑物不均匀沉降随渗漏时间呈指数变化趋势。分析可知桩基础抵抗沉降变形的能力较好,在无外在扰动影响下,管线渗漏时桩基础较为安全。同样的状况浅基础出现危险的可能性大,文中认为,为预防管线渗漏对浅基础建筑物产生较为严重的破坏应保持建筑物与管线20m的净距比较安全。(5)软化土体对建筑物的影响中,不同影响因素影响程度的表现为:距离管线不同的建筑物距离影响程度>桩长(浅基础埋深)影响程度>管线埋深影响程度。建筑物的沉降差随建筑物距离管线的距离呈指数变化趋势,随桩长(浅基础埋深)呈线性变化趋势,而管线埋深则只在渗漏前期表现出一定的影响。本文的研究成果有助于分析和认识城市管线渗漏对非饱和土层及周边环境的影响,对城市地面塌陷变形及建(构)筑物沉降变形的认识与研究有重大意义。