问题描述：
如果地下结构具有一定渗透性，地下水会从结构一侧流入另一侧，比如基坑开挖的维护结构由于止水帷幕的局部缺陷，可能导致地下水以一定速率透过挡土结构进入基坑内部，再如，隧道衬砌的防水层存在缺陷时，也会导致地下水渗入隧道内部。这种情况下，如何表达结构的透水性？
软件版本：
PLAXIS
2D 2017
解答：
地下结构渗透性的模拟，与结构本身的模拟方法相关。如果使用实体单元模拟结构，则可在其材料属性中直接定义渗透系数，同土层渗透系数的定义方法。如果使用板单元模拟结构，则需要由板单元两侧的界面单元（模拟结构-土相互作用）渗透性来控制结构透水性，详见PLAXIS渗流分析中结构体的透水性能定义方法。然而，PLAXIS 2D 2017之前的版本中，界面单元的透水性只有两种情况：完全不透水以及完全透水，无法表达具有一定渗透性的结构透水行为。
从PLAXIS 2D 2017版本开始，界面单元的透水性能按照横向渗透性（界面单元法向）和纵向渗透性（平行于界面单元方向）分别定义，前者代表地下水横向“穿过”结构的能力，与上述提及的基坑挡土结构和隧道衬砌结构局部透水的情况相吻合。界面单元的透水性在土层材料属性定义窗口的“界面”页面中定义，如图1所示。
图1 界面单元渗透性的定义
由图中可见，界面单元横向透水性有3中类型，其意义分别如下：
-
不透水：指结构完全不透水，比如施工质量很高的基坑挡土结构外侧的止水帷幕，或者防水层完好的隧道衬砌等。
-
全透水：指结构完全透水，地下水可以自由透过该结构。
-
半透水：指结构具有一定透水性，介于不透水和全透水之间，对应到上述问题中提到的局部透水的基坑挡土结构或隧道衬砌。
当选择界面单元横向透水性为半透水时，需要为其定义一个水力阻抗值，用d/k表达，其单位为时间单位“天”，d对应结构（或透水区域）的厚度，k代表该透水结构的横向渗透系数。因此，此处的水力阻抗表示一定水头差之下透水结构两侧孔压传递的时间延迟。在实际工程应用中，只要测得结构单位面积的平均透水流量q，已知结构两侧水头差Δφ的情况下便可求得水力阻抗值d/k=Δφ/q，如图2所示。
图2 界面单元横向透水性定义
需要注意的是，要使上述对界面单元渗透性的定义生效，只有在分步施工的相应施工步中激活界面的渗透性，一般的，当激活界面单元时（用于变形计算，结构-土相互作用），程序默认激活其渗透性（用于地下水渗流计算，结构透水性能），如图3所示。
图3 激活界面单元渗透性
地下水渗流计算之后，可以在计算结果中查看界面单元的渗流结果- -单位面积流量qn，如图4所示，由此可以得到地下结构不同位置的透水量。
图4 界面单元的单位面积流量
界面单元的另一个典型的应用是模拟岩层节理或断层，如图5所示。一般来讲，岩体的透水性较弱，而其中的节理和断层透水性较强，应用界面单元的透水性便可以考虑这些构造带内的地下水渗流。比如，要考虑地下水沿岩层构造带的流动性，可以定义界面单元的纵向渗透性（排水率），用dk来表达，代表平面外单位宽度内通过透水构造带的流量，其中d为构造带的厚度，k为构造带的纵向渗透系数。实际工程应用中，只要测得一定水头差Δφ下的平均单宽流量Q/b，已知构造带长度L的情况下就可以直接得到 d·k = Q/b * L / Δφ，如图6所示。
图5 界面单元模拟岩层节理
图6 界面单元的纵向渗透性定义