考虑流固耦合效应的盾构隧道开挖面稳定性研究

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.

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

所属期刊栏目：55

分类号：U451(隧道工程)

在线出版日期：2019-01-07（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共11页

页码：61-71