考虑流固耦合效应的盾构隧道开挖面稳定性研究

• 作者: 刘陕南 吴俊 张洋 黄振恩
• 来源期刊: 现代隧道技术
• 学科: 交通运输
• 关键词: 盾构隧道 流固耦合 数值模拟 隧道开挖面稳定性 支护压力比 覆径比
• 年，卷（期）: 2018,（5）
• 所属期刊栏目: 研究与计算
• 页码范围: 61-71
• 页数: 11页
• 分类号: U451
• 字数: 7303字
• 语种: 中文
• DOI: 10.13807/j.cnki.mtt.2018.05.008

摘要

文章采用PLAXIS有限元软件,建立流固耦合条件下盾构隧道开挖面数值计算模型,研究隧道管片安装时间内,流固耦合效应对隧道开挖面稳定性的影响.通过控制变量法,分析流固耦合条件下开挖面不同支护压力比(开挖面支护压力与前方水土压力之比)和不同隧道覆径比(隧道埋深与直径的比值)对隧道开挖面变形及地表沉降的影响规律,并探讨了流固耦合效应下开挖面失稳破坏模式.研究结果表明:(1)在隧道管片安装时间内,开挖面前方土体将在渗流作用下形成土拱效应,从而使开挖面支护压力比小于1.而未考虑流固耦合效应时,需要较大极限支护压力值才能保持隧道开挖面前方土体的稳定;(2)当考虑流固耦合效应时,隧道覆径比对开挖面稳定性影响有限,但对地表沉降有较大影响,且覆径比越大,地表沉降变大且影响范围较广;(3)在隧道管片安装时间内,开挖面前方虽在渗流影响下具有土拱效应,但随着支护压力减少及开挖面上部渗流场的共同作用,使得开挖面前方土拱效应减弱,继而使隧道开挖面上方与前方土体连通形成楔形土体滑动区.相比未考虑流固耦合的情况,其楔形体趋向于开口较大的漏斗状破坏形式.故在隧道施工过程中,应考虑流固耦合效应对开挖面变形及地表沉降的影响.

作者信息

序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	刘陕南	上海工程技术大学城市轨道交通学院	16	74	4.0	8.0
2	黄振恩	上海工程技术大学城市轨道交通学院	1	6	1.0	1.0
3	吴俊	上海工程技术大学城市轨道交通学院	21	27	3.0	4.0
4	张洋	上海工程技术大学城市轨道交通学院	4	7	1.0	2.0