Unsaturated clay deposits swell and shrink as a result of seasonal variations in climatic conditions and affect the performance of underground infrastructure systems. This paper investigates the response of a 150-mm PVC pipe buried in a highly plastic clay deposit under field conditions. A numerical model was established to integrate the daily climatic conditions. To accurately model field performance, the developed numerical model incorporated the use of a bimodal soil water characteristic curve (SWCC) and the simulation of the hydraulic characteristics of a cracked soil structure. The model results showed that the response of both the soil and the pipe was influenced by soil properties (native and backfill), the depth below the ground surface, and most importantly, the surface boundary condition (sealed versus unsealed surface). Although the pipe trench was covered by a pavement structure, the backfill material consisting of granular materials (i.e., mixed concrete) showed a noticeable variation in volumetric water content (VWC) with time. It was also observed that the effects of the atmosphere extended below the pipe burial depth to a depth of 4 m in the clay soil surrounding the trench. While the pipe trench was backfilled with a non-expansive material, the pipe experienced fluctuating displacements throughout the year. Finally, the model was utilized to give insight into the actual flux transferred through the pavement structure to the backfill material surrounding the pipe. It was predicted that approximately 30% of the surface net flux permeated the pavement structure and interacted with the underlying backfill materials.

气候条件的季节性变化会导致不饱和粘土沉积物膨胀和收缩，并影响地下基础设施系统的性能。本文研究了现场条件下埋在高塑性粘土沉积物中的150 mm PVC管的响应。建立了一个数值模型来整合日常气候条件。为了准确地模拟田间性能，开发的数值模型结合了双峰土壤水特征曲线（SWCC）的使用和对破裂土壤结构的水力特征的模拟。模型结果表明，土壤和管道的响应都受到土壤性质（本机和回填），地表以下深度以及最重要的表面边界条件（密封与未密封表面）的影响。尽管管沟被路面结构覆盖，但由粒状材料（即混合混凝土）组成的回填材料的体积含水量（VWC）随时间变化明显。还观察到，在沟槽周围的粘土中，大气的影响扩展到了管道埋藏深度以下，达到了4 m的深度。尽管管道沟渠中填充了非膨胀材料，但全年管道的位移却在波动。最后，该模型用于深入了解通过路面结构传递到管道周围回填材料的实际通量。据预测，约30％的表面净通量会渗透到路面结构中，并与下面的回填材料相互作用。由粒状材料（即混合混凝土）组成的回填材料的体积水含量（VWC）随时间变化明显。还观察到，在沟槽周围的粘土中，大气的影响扩展到了管道埋藏深度以下，达到了4 m的深度。尽管管道沟渠中填充了非膨胀材料，但全年管道的位移却在波动。最后，该模型用于深入了解通过路面结构传递到管道周围回填材料的实际通量。据预测，约30％的表面净通量会渗透到路面结构中，并与下面的回填材料相互作用。由粒状材料（即混合混凝土）组成的回填材料的体积含水量（VWC）随时间变化明显。还观察到，在沟槽周围的粘土中，大气的影响扩展到了管道埋藏深度以下，达到了4 m的深度。尽管管道沟渠中填充了非膨胀材料，但全年的管道位移却在波动。最后，该模型用于深入了解通过路面结构传递到管道周围回填材料的实际通量。据预测，大约30％的表面净通量会渗透到路面结构中，并与下面的回填材料相互作用。混合混凝土）的体积水含量（VWC）随时间变化明显。还观察到，在沟槽周围的粘土中，大气的影响扩展到了管道埋藏深度以下，达到了4 m的深度。尽管管道沟渠中填充了非膨胀材料，但全年的管道位移却在波动。最后，该模型用于深入了解通过路面结构传递到管道周围回填材料的实际通量。据预测，大约30％的表面净通量会渗透到路面结构中，并与下面的回填材料相互作用。混合混凝土）的体积水含量（VWC）随时间变化明显。还观察到，在沟槽周围的粘土中，大气的影响扩展到了管道埋藏深度以下，达到了4 m的深度。尽管管道沟渠中填充了非膨胀材料，但全年的管道位移却在波动。最后，该模型用于深入了解通过路面结构传递到管道周围回填材料的实际通量。据预测，大约30％的表面净通量会渗透到路面结构中，并与下面的回填材料相互作用。还观察到，在沟槽周围的粘土中，大气的影响扩展到了管道埋藏深度以下，达到了4 m的深度。尽管管道沟渠中填充了非膨胀材料，但全年的管道位移却在波动。最后，该模型用于深入了解通过路面结构传递到管道周围回填材料的实际通量。据预测，大约30％的表面净通量会渗透到路面结构中，并与下面的回填材料相互作用。还观察到，在沟槽周围的粘土中，大气的影响扩展到了管道埋藏深度以下，达到了4 m的深度。尽管管道沟渠中填充了非膨胀材料，但全年管道的位移却在波动。最后，该模型用于深入了解通过路面结构传递到管道周围回填材料的实际通量。据预测，大约30％的表面净通量会渗透到路面结构中，并与下面的回填材料相互作用。利用该模型可以深入了解通过路面结构传递到管道周围回填材料的实际通量。据预测，大约30％的表面净通量会渗透到路面结构中，并与下面的回填材料相互作用。利用该模型可以深入了解通过路面结构传递到管道周围回填材料的实际通量。据预测，大约30％的表面净通量会渗透到路面结构中，并与下面的回填材料相互作用。