針對砂土和粘土兩種典型地層,通過室內(nèi)三軸試驗分析了砂土和粘土的物理力學(xué)性質(zhì),利用PFC數(shù)值模擬試驗和室內(nèi)模型試驗相結(jié)合,對滲流作用下盾構(gòu)隧道端頭土體的穩(wěn)定性展開了研究。（1）基于滲流的連續(xù)方程,根據(jù)土體的各向同性和各向異性分析了二維和三維情況下滲流的微分方程,并根據(jù)實際工程給出了滲流情況下微分方程的三類邊界條件。在達(dá)西定律的基礎(chǔ)上運用python語言對CFD模塊進(jìn)行程序編輯,實現(xiàn)PFC-CFD流固耦合。（2）通過室內(nèi)三軸試驗,分別得出了砂土和粘土的物理力學(xué)性質(zhì),并利用PFC^3D建立三軸數(shù)值模型,改變墻體為柔性墻體,通過調(diào)整數(shù)值參數(shù),完成顆粒參數(shù)標(biāo)定。使數(shù)值三軸模擬試驗更加貼合室內(nèi)試驗土體的力學(xué)性質(zhì),從而能夠較好模擬實際土體。（3）利用PFC數(shù)值模型對滲流作用下端頭土體穩(wěn)定性進(jìn)行了分析,在隧道直徑、地下水位高度、地下水壓力三種影響因素中,砂土與粘土地層中土體的破壞范圍隨著隧道直徑、地下水位高度以及地下水壓力的增大而增大,且由于粘土自身粘聚力的影響,砂土地層的破壞范圍要大于粘土地層,且砂土地層和粘土地層端頭土體的失穩(wěn)破壞范圍主要發(fā)生在距離洞門0.15米以內(nèi);同時在各工... 

【文章來源】：魯東大學(xué)山東省

【文章頁數(shù)】：95 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

典型盾構(gòu)機械盡管國內(nèi)外專家、學(xué)者對于盾構(gòu)技術(shù)的理論和實際技術(shù)方面都取得了很大的

圖 1.2 隧道地面坍塌與地下涌水事故對于地下水滲流對盾構(gòu)隧道端頭土體失穩(wěn)破壞的問題，在許多盾構(gòu)技術(shù)較成熟的國家已取得了較好的研究成果[12-14]。我國盾構(gòu)方面的專家學(xué)者對于盾構(gòu)施工中產(chǎn)生的問題也做了大量的研究，在 2018 年中國隧道與地下工程大會中各位專家學(xué)者對于深埋隧道的高壓滲流突涌水、隧道掌子面防突安全厚度、高水壓隧道地下水與圍巖相互作用機理等方向作了報告。由于我國在盾構(gòu)技術(shù)上起步較晚，相比國外還有很大的空白，對地下水滲流引起的端頭土體失穩(wěn)和破壞研究仍然處于

1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.2.1 無水作用下端頭土體穩(wěn)定性研究國內(nèi)外專家對于隧道開挖面和端頭土體的穩(wěn)定性問題上做了大量的研究工作Broms 和 Benermark[15]對于不排水情況下研究出了隧道掘進(jìn)面的穩(wěn)定系數(shù)概念。通過室內(nèi)試驗和現(xiàn)場測量兩種方法展開研究，得出工作面的失穩(wěn)臨界值 N 約小于等于 6。Peck 等[16-17]通過試驗研究也得出了類似的結(jié)論。工作面的穩(wěn)定系數(shù)N 如下式所示：N= / （1.1）Chambon＆Cort'e[18]利用砂土地層離心試驗使工作面上支護(hù)壓力逐級降低，研究隧道埋深對工作面的破壞情況：(1)掘進(jìn)面的破壞形式可以近似看做契形體，上部呈現(xiàn)為倉筒狀，隨著隧道埋深的逐漸增大，破壞范圍逐漸達(dá)不到地表；(2)最小的支護(hù)力與埋深聯(lián)系不大（C/D=0.5~4）。研究所得到的掘進(jìn)面破壞狀態(tài)如圖 1.3所示。Hisatak[19]等通過試驗研究也得到了類似的破壞形式。

【參考文獻(xiàn)】：
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碩士論文
[1]盾構(gòu)隧道開挖面穩(wěn)定性試驗與顆粒流數(shù)值模擬研究[D]. 林海山.東南大學(xué) 2016
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本文編號：2967308