基于流固耦合的水底隧道全断面注浆力学分析
考虑流固耦合效应的海底隧道地震响应分析
考虑流固耦合效应的海底隧道地震响应分析
黄伟真;徐国元;何聪;李百建
【期刊名称】《隧道建设（中英文）》
【年(卷),期】2024(44)4
【摘要】为研究上覆海水影响下海底隧道地震响应规律,考虑衬砌塑性损伤及流固耦合作用,以汕头海底盾构隧道为工程实例,基于ABAQUS软件建立海水-海床-隧道结构体系有限元模型,分析不同地震激励以及不同海水深度条件下海底隧道动力响应及损伤情况。
结果表明:1)在只考虑垂直SV波入射时,应力主要集中在隧道拱脚、拱肩部位,海水深度对海底场地水平运动及海底隧道的作用影响很小;2)在只考虑垂直P波入射时,随海水深度增加,上覆海水整体上会抑制海底场地竖向运动,隧道拱腰以下的应力增大更明显;3)考虑P-SV波延时入射时,隧道能量耗散及损伤具有一定的叠加效应,隧道拱脚及拱肩部位应力集中明显,海水深度小于20 m时,隧道断裂能及损伤较小,SV波占主导地位,海水深度大于20 m时,隧道断裂能及损伤会显著增加,P波起主要作用,在海底隧道抗震设计时有必要考虑海水对隧道地震安全的不利影响。
【总页数】11页(P739-749)
【作者】黄伟真;徐国元;何聪;李百建
【作者单位】华南理工大学土木与交通学院;广州市市政集团有限公司;同济大学土木工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】U45
【相关文献】
1.考虑流固耦合作用的双槽渡槽地震响应分析
2.考虑流固耦合的深水桥梁地震响应分析
3.考虑流固耦合时桥墩在地震和波浪作用下的动力响应分析
4.渗流作用下海底隧道的流-固耦合地震响应分析
5.考虑流固耦合效应的某海底隧道围岩稳定性分析
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《基于流固耦合的地铁深基坑地下水渗流影响及变形控制技术研究》
《基于流固耦合的地铁深基坑地下水渗流影响及变形控制技术研究》一、引言随着城市化进程的推进，地铁工程成为了城市基础设施建设的重点之一。
而在地铁工程中，深基坑开挖是不可避免的环节。
由于深基坑开挖往往涉及到地下水渗流的问题，这将对基坑的稳定性和周边环境产生重大影响。
因此，研究基于流固耦合的地铁深基坑地下水渗流影响及变形控制技术，对于保障工程安全和环境保护具有重要意义。
二、流固耦合理论基础流固耦合是一种涉及流体和固体相互作用的物理现象。
在地铁深基坑工程中，流固耦合主要表现为地下水的渗流与土体的变形之间的相互作用。
具体来说，地下水在渗流过程中会对土体产生作用力，进而影响土体的变形；而土体的变形又会影响地下水的渗流状态。
因此，研究流固耦合理论，对于理解地铁深基坑工程中的地下水渗流和土体变形具有重要意义。
三、地铁深基坑地下水渗流影响地铁深基坑开挖过程中，地下水渗流的影响主要表现在以下几个方面：1. 渗流对土体稳定性的影响：地下水的渗流会改变土体的应力状态，从而影响土体的稳定性。
特别是在一些渗透性较好的砂土、粉土等土层中，渗流对土体稳定性的影响更为显著。
2. 渗流引起的坑内积水：由于地下水的渗流，坑内往往会积水，这不仅影响施工进度，还可能对基坑的稳定性产生不利影响。
3. 渗流对周边环境的影响：地下水的渗流可能会对周边建筑、道路、管线等产生影响，严重时甚至可能导致周边环境的破坏。
四、变形控制技术研究为了有效控制地铁深基坑的变形，研究者们提出了以下几种变形控制技术：1. 合理选择支护结构：支护结构是控制基坑变形的重要手段。
根据工程地质条件、基坑深度等因素，合理选择支护结构类型和参数，是控制基坑变形的关键。
2. 优化施工工艺：施工工艺对基坑的变形也有重要影响。
通过优化施工顺序、控制开挖速度等措施，可以有效地减小基坑的变形。
3. 注浆加固技术：注浆加固技术可以通过向土体中注入浆液，提高土体的强度和稳定性，从而减小基坑的变形。
厦门海底隧道的流固耦合分析
② 1. 0
0. 35
③ 15. 0 0. 25
④ 10. 0 0. 30
凝聚力 c 摩擦角 φ 密度 渗透系数 / MPa / (°) / (kg·m - 3)/ (m·d - 1)
0. 033 23
0. 2
30
1. 0
39
0. 7
35
1950 2650 2650 2650
0. 064 6. 4 ×10 - 4 6. 4 ×10 - 6 6. 4 ×10 - 6
nal of the tunnel . Based on original design of the tunnel , rock covers with a decrease of 4 m is considered in the numerical simulations . From the
numerical results of stress distribution , displacements ,plastic zones of rock mass and pore2pressure distributions after excavation with rock cover
Key word : Xiamen subsea tunnel ; coupled fluid2mechanics theorem ; FLAC3D ; stability
底隧道的开挖施工过程进行流固耦合分析 ,研究成果
0 引 言 Ξ
对后续施工设计有一定指导意义 。
中国大陆海岸线北起鸭绿江口 ,南至北仑河口 ,长 约 1. 8 万 km。加上岛屿海岸线 ,总长约 3 万 km。沿 岸多优良海湾和港口城市 ,自北向南依次有大连 、秦皇 岛 、天津 、烟台 、青岛 、连云港 、南通 、上海 、宁波 、温州 、 福州 、厦门 、广州 、湛江 、北海等 ,但可惜的是中国仍没 有一条海底隧道 ,严重限制了沿海城市的发展 。现在 , 厦门开始了中国第一条海底隧道的论证工作 ,其中涉 及到很多岩石力学问题 ,给岩石力学工作者带来了机 遇和挑战 。目前 ,在隧道工程设计和施工中主要采用 经验类比法 。三维显式有限差分法程序 FLAC3D在模 拟岩土材料的流固耦合方面的可靠性已被岩石力学界 认可 ,该程序为模拟岩体内渗流状态提供了有效的分 析工具 。
考虑流固耦合铁路隧道下穿河道的扰动及注浆加固研究
考虑流固耦合铁路隧道下穿河道的扰动及注浆加固研究彭思甜【摘要】鹅岭隧道进洞口下穿拿山河床,进洞段覆土厚度最小仅16 m,地层为粉质黏土,隧道开挖极易引起塌方,如何防止坍塌是该段隧道的施工难点;隧道围岩软弱破碎,需要进行预注浆加固,施工中如何确定注浆范围及参数是另一个难点.考虑流固耦合作用,采用数值模拟分析,揭示了铁路隧道下穿河道的扰动效应,在试验的基础上,获得了注浆加固参数,为隧道的安全顺利进洞及后期施工提供了技术支持,确保了鹅岭隧道下穿河道段的施工安全.【期刊名称】《铁道建筑技术》【年(卷),期】2015(000)008【总页数】5页(P61-65)【关键词】隧道开挖;下穿河道;扰动效应;注浆加固【作者】彭思甜【作者单位】中铁二十五局集团有限公司广东广州510600【正文语种】中文【中图分类】U455.49鹅岭隧道是衡茶吉铁路上的第一特长隧道，隧道洞口穿越常年流水的拿山河床，地层为粉质黏土，隧道进洞段覆土厚度最小仅16 m，是风险极高隧道。
国内外对于隧道下穿既有建(构)筑物(如公路、铁路及房屋等)进行过许多研究，取得了一系列研究成果。
但对于隧道近距离下穿河道的研究极为有限。
因此，为了确保鹅岭隧道下穿河道段施工安全，有必要在考虑流固耦合的基础上，对铁路隧道下穿河道的扰动及注浆加固进行研究。
通过研究，为隧道的安全顺利进洞及后期施工提供了技术支持。
鹅岭隧道长10.45 km，进洞口地质条件复杂。
若施工不当存在河水灌洞引起塌方的可能性。
为了减少开挖对围岩的扰动，采用预留核心土法进行开挖。
具体开挖顺序见图1。
研究隧道下穿河道引起的扰动效应方法有许多，如工程类比法、现场测试法，但是最为有效和最为人们接受的方法是数值分析法。
本文采用有限元分析隧道下穿河道扰动效应。
2.1 计算参数的选取隧道进洞开挖三维计算模型如图2所示。
尺寸大小拟定为78 m×60 m×30 m，划分计算单元11 740个，划分节点13 508个。
基于流-固耦合理论的水体下盾构隧道施工渗流规律
基于流-固耦合理论的水体下盾构隧道施工渗流规律随着水下隧道工程建设技术日趋完善，水下盾构隧道已经成为跨越水域的重要交通工程之一。
在隧道工程施工过程中，由于存在着稳定的补给水源，渗流场和应力场相互作用、相互联系，使得隧道围岩孔隙压力发生变化，隧道围岩极易发生失稳，造成严重的工程事故。
近年来，国内外许多学者对隧道施工过程中流-固耦合问题进行了研究。
YI et al［1］通过数值模拟研究分析了盾构隧道开挖后孔隙水压力和地层沉降的分布规律；GALLI et al［2］对二维模型和三维模型计算结果进行了对比，认为三维模型更加符合工程实际；纪佑军等［3］采用数值模拟，认为注浆可以有效控制隧道围岩变形和地下水涌入；原华等［4］通过对上海越江隧道东线中段的数值模拟分析，得出管片在渗流作用下的受力更加趋于“平均”，地下水有利于隧道衬砌管片的受力；吉小明等［5］通过分析渗流作用下隧道开挖过程发现，隧道周边最大剪应力和位移都有所增大；马龙祥等［6］假设当软土盾构隧道达到稳定渗流状态时，作用于衬砌外壁的总水头为一个未知常量，计算出稳定渗流时隧道的闭合解析解；易小明等［7］通过对比分析流-固耦合作用下海底隧道开挖数值模拟的结果与现场监测数据，认为两者具有一致性；贾瑞华等［8］通过数值模拟分析得出了隧道开挖面处的渗流场、位移场以及孔隙水压力的分布规律。
然而，国内外对高水头压力作用时盾构隧道施工扰动下地表的沉降量、围岩渗透性、管片内力分布等方面的研究并不多。
近几年来，穿越江、河的盾构隧道工程越来越多。
因此，研究高水头压力作用下盾构隧道的地表沉降、孔隙水压力分布、施工扰动下围岩的渗透性以及隧道衬砌管片的受力特征，对于盾构隧道施工及运营期间的安全稳定具有重要意义。
本文选取太原地铁2号线双塔西街—大南门站下穿迎泽湖区段为工程背景，采用有限差分软件FLAC3D内嵌的FISH语言二次开发建立三维数值模型，得出不同水头压力作用下的盾构隧道在流-固耦合效应下的渗流场、位移场以及管片衬砌的孔隙水压力的分布规律，以期为水下隧道施工工程风险控制提供理论依据和技术支持。
基于流固耦合的水底隧道仰拱受力分析与优化
第33卷第1期铁 道 学 报V o l.33 No.1 2011年1月JO U RN A L O F T HE CH IN A R AIL W AY SOCIET Y Januar y2011文章编号:1001 8360(2011)01 0108 06基于流固耦合的水底隧道仰拱受力分析与优化张志强, 师晓权, 何 川(西南交通大学土木工程学院,四川成都 610031)摘 要:目前,国内外学者对用于铁路和公路交通的山岭隧道断面形式做了不少研究,并得出一些有价值的结论。
但是,研究结论应用于水底隧道是否同样能满足衬砌结构受力合理的要求,是值得研究的问题。
矿山法修建大断面铁路和公路水底隧道,其断面形式主要采用马蹄形断面,并设置仰拱来控制围岩位移及改善衬砌结构受力。
本文以厦门东通道海底隧道为工程背景,采用三维有限差分软件F L AC3D进行流固耦合分析,研究仰拱曲率半径及仰拱部位的防排水措施对围岩位移及衬砌结构受力的影响,优化水底隧道断面形式,以指导大型跨江海的水底隧道的设计和施工。
关键词:水底隧道;断面优化;仰拱曲率;流固耦合中图分类号:U459.5 文献标志码:A doi:10.3969/j.issn.1001 8360.2011.01.018Analysis of Optimizing Cross section Shape of Subsea TunnelZH ANG Zhi qiang, SH I Xiao quan, H E Chuan(Sch ool of Civil Engin eering,Southw es t Jiaoton g U nivers ity,Chengdu610031,Ch ina)Abstract:U ntil now,do mestic and fo reig n scholars have done quiet a lo t o f studies on cross section forms of railw ays and hig hw ay tunnels and have draw n some valuable conclusions.But w hether the conclusio ns are rea sonable w hen they are applied in subsea tunnels,it remains a problem to study.Subsea tunnels w ith lar ge cro ss sections ar e o ften designed in the horse hoof shaped cro ss sectio n and w ith an inverted arch to control ad jo ining r ock displacement and im pro ve mechanical characteristics of the lining structure.In the paper,taking the Xiam en east passageway,the Xiang'a n Subsea T unnel under construction,as an example,ado pting the flu id m echanical interactio n metho d by use of the three dimensional finite differential softw ar e,the influence of the cur vature r adius of the inver ted arch and the inv erted arch w aterproo f and drainag e m easures o n adjoining rock displacement and im pro vem ent in m echanical characteristics of the lining structure is studied to o ptimize the cross section fo rm of the subsea tunnel,and give reference to design subsea tunnels and co nstructio n of large scale acr oss the w ater.Key words:subsea tunnel;cross section optimizing;curvature radius o f invert;fluid mechanical interaction合理设计隧道断面形式有利于洞室开挖安全、围岩稳定、支护结构受力合理、减小开挖面积、降低造价、隧道美观、提高行车舒适度等。
《基于流固耦合的地铁深基坑地下水渗流影响及变形控制技术研究》范文
《基于流固耦合的地铁深基坑地下水渗流影响及变形控制技术研究》篇一一、引言随着城市化进程的加速，地铁建设作为城市基础设施的重要组成部分，其建设规模和深度不断加大。
在地铁深基坑施工过程中，地下水渗流问题及基坑变形控制技术成为工程建设的重点和难点。
流固耦合效应在地下工程中起着重要作用，它涉及到土体、水体以及结构物的相互作用。
因此，研究基于流固耦合的地铁深基坑地下水渗流影响及变形控制技术，对于保障地铁深基坑施工安全、提高工程质量具有重要意义。
二、流固耦合理论在地铁深基坑工程中的应用流固耦合是指流体与固体之间的相互作用，在地铁深基坑工程中，主要表现为地下水渗流与土体变形的相互影响。
在分析这一现象时，我们需要运用流体力学、土力学及弹性力学等多学科知识，建立相应的数学模型和计算方法。
在地铁深基坑工程中，地下水渗流会改变土体的应力状态，进而影响土体的变形和稳定性。
而土体的变形又会影响地下水的渗流路径和速度。
因此，流固耦合理论在地铁深基坑工程中具有重要的应用价值。
三、地下水渗流对地铁深基坑的影响地铁深基坑施工过程中的地下水渗流问题主要表现为渗流量大、渗流速度快等特点。
这不仅会导致土体强度降低、稳定性变差，还可能引发基坑坍塌、涌水等安全事故。
因此，对地下水渗流问题进行深入研究，采取有效的控制措施，对于保障地铁深基坑施工安全具有重要意义。
四、变形控制技术研究针对地铁深基坑施工过程中出现的变形问题，我们需要采取一系列的变形控制技术。
首先，通过合理的支护结构设计，提高基坑的稳定性。
其次，采用注浆加固、地下连续墙等施工技术，改善土体的力学性能。
此外，实时监测基坑的变形情况，及时发现并处理潜在的安全隐患。
通过这些措施，可以有效控制基坑的变形，保障施工安全。
五、流固耦合在变形控制中的应用在变形控制过程中，流固耦合理论发挥着重要作用。
通过考虑地下水渗流与土体变形的相互影响，我们可以更准确地预测基坑的变形趋势，制定合理的施工方案。
海底隧道全断面注浆渗流场分析
中 图分 类 号 ： Ｕ ４ ５ ９ ． ５ 文献标识码 ： Ａ Ｄ ＯＩ ： １ ０ ． 】 ３ ２ ３ ８ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ ４ — ２ ９ ５ ４ ． ２ ０ １ ４ ． ０ ２ ． ０ １ ７
第 ５ ８卷
第 ２期
铁 道 标 准 设 计
ＲＡＩ ＬＷ ＡＹ ＳＴＡＮＤＡＲＤ ＤＥＳ Ｉ ＧＮ
Ｖｏ １ ． ５８ ＮＯ ． ２ Ｆ ｅ ｂｒ ｕ ａ ｒ ｙ ２ ０１ ４
２ ０ １ ４年 ２月
文 章编 号 ： １ ０ ０ ４ —２ ９ ５ ４ （ ２ ０ １ ４ ） ０ ２ —０ ０ ７ ０— ０ ５
ｆ ｒ ｏ ｍ ａ ｘ ｉ ｓ ｙ ｍ ｍ ｅ ｔ ｒ ｉ ｃ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｔ ｉ ｃ ａ ｌ ｓ ｏ ｌ ｕ ｔ ｉ ｏ ｎ ．Ｔ ｈ ｅ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ａ ｎ ｄ ｃ ｏ ｍ ｐ ａ ｒ ｉ ｓ ｏ ｎ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｓ ｓ ｈ ｏ ｗ ｔ ｈ ａ ｔ ：（ ａ ）ｄ ｉ ｆ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｔ
海底隧 道全 断面注 浆渗流场 分析
郭 瑞 ，周 晓 军 ，王 爽 ， 汪精 河
（ 西 南 交 通 大 学 土 木 学 院 ，成 都 ６ １ ０ ０ ３ １ ）
摘
要： 围岩 的 注 浆 效 果 直 接 影 响 到 海底 隧道 的施 工安 全 。 采 用数 值 计 算 方 法 对 固定 水 头 的 海 底 隧 道 在 不 同 注 浆
ｄｉ ｆ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｔ ｗａ ｔ ｅ ｒ ｄ ｒ ａ ｉ ｎ ａ ｇ ｅ ｍｏ ｄ ｅ ｓ ，ｃ ａ ｌ ｃ ｕ ｌ ａ ｔ ｅ ｄ ａ ｎ ｄ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｚ ｅ ｄ ｔ ｈ ｅ ｔ ｕ ｎ ｎ ｅ ｌ ’ Ｓ ｗａ ｔ ｅ ｒ ｉ ｎ ｌｏ ｆ ｗ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｌ ｉ ｎ ｉ ｎ ｇ ’ Ｓ ｅ ｘ ｔ ｅ ｒ ｎ ａ ｌ
基于流固耦合理论的郑州地铁隧道开挖数值模拟
基于流固耦合理论的郑州地铁隧道开挖数值模拟张昭;李婷婷【期刊名称】《河南科学》【年(卷),期】2017(035)008【摘要】以郑州地铁某区间的隧道施工为背景,采用基于流固耦合理论的COMSOL Multiphysics多物理场耦合的有限元软件对隧道开挖引起的地面沉降、不同的隧道埋深和地下水位进行数值模拟,并与现场实测结果进行对比分析.结果表明,隧道开挖前,渗流场的压力和应力场的有效应力沿水平方向均匀分布;地表沉降的数值模拟结果与实际较为接近;隧道埋深越深、地下水位越低对地表沉降的影响越小.%Taking the Zhengzhou metro tunneling as an engineering example and using fluid-structure coupling theory COMSOL Multiphysics finite-element analysis software,we do numerical simulation surface subsidence,the different tunnel buried depth and underground water level which are caused in the process of tunnel excavation.And the results are compared with on-site measurements.The results show that before the tunnel excavation,seepage and stress field are evenly distributed along the horizontal direction.Numerical simulation results reflect good engineering practice.The lower the tunneling depths and the groundwater level,the smaller the influence on surface subsidence.【总页数】5页(P1304-1308)【作者】张昭;李婷婷【作者单位】郑州市轨道交通有限公司,郑州450000;河南工业大学土木建筑学院,郑州450000【正文语种】中文【中图分类】U456【相关文献】1.基于流固耦合理论的尾矿库数值模拟及模型试验研究 [J], 陈伟; 谢建斌; 刘道炎; 孙孝海; 赵一锦2.基于流固耦合理论的尾矿库数值模拟及模型试验研究 [J], 陈伟; 谢建斌; 刘道炎; 孙孝海; 赵一锦3.复杂环境下城市地铁隧道开挖方法的数值模拟分析 [J], 刘世平;张纪云;潘柯林4.基于流固耦合理论的隧道开挖稳定性研究 [J], 刘天宇5.隧道开挖问题中的流固耦合模型及数值模拟 [J], 吉小明;王宇会;阳志元因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
地下水抽取对溶洞稳定性影响的流-固全耦合分析
地下水抽取对溶洞稳定性影响的流-固全耦合分析梁文鹏;钱静;王明龙【期刊名称】《科学技术与工程》【年(卷),期】2024(24)5【摘要】岩溶区抽取地下水导致水位被迫下降将诱发溶洞坍塌及地面沉降等灾害,其实质是流场和力场相互作用的结果。
为精确评判溶洞稳定性和沉降风险性,需构建流-固耦模型模拟地下水抽取过程中的流场和力场的时空分布。
基于连续介质力学推导给出流-固全耦合控制方程,结合渗透率关系、应力-应变关系等本构方程给出闭合数学描述,通过经典算例验证模型有效性后分析全耦与传统解耦计算的差异。
以深圳市场地工程地质条件为背景,根据勘察参数,计算分析不同抽水速率、洞径、洞形等多个关键因素下孔压、应力和塑性区的时空分布,阐述多物理场作用下岩溶塌陷及地面沉降的力学破坏机制,并基于灰色理论对各影响因素敏感性大小进行分析。
结果表明:在重点分析土体渗流时,耦合作用不可忽视;与勘察结果一致,水力压降造成的应力集中是形成地面沉降和溶洞坍塌的主要因素;地面沉降对抽水速率、洞径和洞形更为敏感,溶洞稳定性对抽水速率和洞径更为敏感。
研究成果可为岩溶塌陷防治提供参考。
【总页数】10页(P2026-2035)【作者】梁文鹏;钱静;王明龙【作者单位】中国科学院深圳先进技术研究院;深圳市自然资源和不动产评估发展研究中心;深圳市地质环境监测中心【正文语种】中文【中图分类】TU753【相关文献】1.基于流固耦合的强度折减法研究地下水渗流对隧道稳定性的影响2.基于流固耦合的隧道一侧溶洞对铁路隧道的稳定性研究3.基于流固耦合的强度折减法的地下水渗流对隧道稳定性的影响研究4.流固耦合作用下地下水封洞库围岩稳定性分析因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
基于流固耦合作用的海底隧道初期支护安全影响因素分析
基于流固耦合作用的海底隧道初期支护安全影响因素分析孙文君;王学民;杨鹏志;王蓉蓉【摘要】以青岛海底隧道试验段为工程背景，基于流固耦合理论对海底隧道初期支护安全性的影响因素进行分析，结论表明：(1)注浆加固显著改善了洞周土体强度和整体性，塑性区范围得到有效控制；(2)注浆加固优化了支护结构的受力，随着加固圈厚度的增加，洞周位移出现不同程度的衰减，加固圈厚度对减小水压的贡献依次为：拱顶>拱腰>拱脚>仰拱；(3)随着加固圈渗透系数的增大，洞周水压力随之增大；(4)在流固耦合作用下，仰拱处的土压力远大于其他部位；(5)现行支护参数条件下，海底隧道初期支护结构满足安全性要求，现场实测与数值计算基本相符。
%With reference to Jiaozhouwan subsea tunnel in Qingdao and based on the coupled fluid-solid theory, the impact factors are studied on initial support safety in subsea tunnel. The results show that:(1)The strength and integrity of surrounding rock are improved significantly by grouting reinforcement and the plastic zone is effectively controlled; ( 2 ) The force of the supporting structure is optimized by grouting reinforcement ring, with the increase of the reinforcement thickness, the displacement attenuates in a certain degree, and the thickness of the reinforced ring contributes to the reduction of water pressure in such a sequence: arch top to arch web to arch foot to inverted arch; ( 3 ) With the increase of the permeability coefficient of reinforced ring, the water pressure around the tunnel is increasing;( 4 ) The earth pressure at the inverted arch is much bigger than anywhere else under couple fluid-mechanical;(5)The initial support structure meets the requirement for safety with the currentsupport parameters, and the site measurements agree basically with the numerical calculations.【期刊名称】《铁道标准设计》【年(卷),期】2015(000)001【总页数】5页(P86-90)【关键词】海底隧道;初期支护;安全性;注浆加固;流固耦合【作者】孙文君;王学民;杨鹏志;王蓉蓉【作者单位】河北工程技术高等专科学校建筑工程系，河北沧州 061001;河北工程技术高等专科学校建筑工程系，河北沧州 061001;河北工程技术高等专科学校建筑工程系，河北沧州 061001;河北工程技术高等专科学校建筑工程系，河北沧州 061001【正文语种】中文【中图分类】U459.5相对于其他隧道工程，洞周高水压是海底隧道初期支护承担的主要荷载。
水底明挖隧道深基坑流固耦合数值分析
水底明挖隧道深基坑流固耦合数值分析水底隧道挖掘是世界各地交通项目建设中重要的一项内容，也是城市建设及环境保护的重要途径。
在隧道挖掘过程中，会产生巨大的水压，从而造成地面沉降和地表涌水。
为此，需要采取有效的防护措施以降低或减轻挖掘对地表环境的影响。
针对水底隧道挖掘对地表环境的影响，许多研究者开展了深入的研究，尤其是以水底明挖掘隧道深基坑流固耦合计算为主题，研究结果表明，基于数值分析方法，分析潜水土壤弹性模量、流体压力系数和黏性系数的变化对潜水坑的涌水、沉降及地表环境的影响是非常重要的。
首先，基于数值模拟的原则，针对潜水土壤弹性模量的影响，如何研究潜水土壤弹性模量变化对涌水、沉降和地表环境的影响，这就是水底明挖隧道深基坑流固耦合计算的关键所在。
通过解析计算，可以得出水底明挖隧道深基坑流固耦合的准确计算结果，从而为涌水、沉降预测提供有力的数据依据，从而有效减轻挖掘对地表环境的影响。
其次，基于数值模拟的原则，针对流体压力系数的影响，如何研究压力系数变化对涌水、沉降和地表环境的影响，这也是水底明挖隧道深基坑流固耦合计算的重要内容。
具体来说，可以利用有限元法或其他有效的数值分析方法，对压力系数的变化进行精确的计算，以便求出合理的计算结果，有效减轻挖掘对地表环境的影响。
最后，基于数值模拟的原则，针对黏性系数的影响，如何研究黏性系数变化对涌水、沉降和地表环境的影响，这也是水底明挖隧道深基坑流固耦合计算的关键考量之一。
为此，必须采用有效的数值模拟方法，如有限元法，来研究黏性系数变化对涌水、沉降和地表环境的影响，以便求出合理的计算结果，同样可以有效减轻挖掘对地表环境的影响。
从以上内容可以看出，数值分析是水底明挖隧道深基坑流固耦合计算的重要组成部分，特别是对于潜水土壤弹性模量、流体压力系数和黏性系数的变化，只有采用有效的数值分析方法，才能够更好地分析涌水、沉降及地表环境的影响，有效减轻挖掘对地表环境的影响。
综上所述，水底明挖隧道深基坑流固耦合计算是无可比拟的，只有采用有效的数值分析方法和多维耦合理论，才能够更好地模拟潜水土壤弹性模量、流体压力系数和黏性系数的变化，更好地分析涌水、沉降及地表环境的影响，从而有效减轻挖掘对地表环境的影响。
基于数值模拟的断层破碎带隧道注浆方案优选分析
基于数值模拟的断层破碎带隧道注浆方案优选分析
张玉印
【期刊名称】《市政技术》
【年(卷),期】2024(42)2
【摘要】断层破碎带会引发隧道突水突泥等地质灾害,在造成人员伤亡的同时,还会造成经济损失和工期延误。
为解决断层破碎带在隧道施工过程中的突涌水问题,以大凉山1号隧道断层破碎带为工程背景,根据工程地质条件与水文地质特性将隧道划分为不同的风险等级,并提出采用纯水泥浆或水泥-水玻璃双浆注浆材料对不同风险等级的隧道段分别采用开挖后周边注浆、周边深孔预注浆、全断面深孔预注浆的注浆措施。
此外,采用COMSOL软件建立注浆后的数值模型,以研究隧道应力及注浆后的渗流变化规律。
研究结果显示,注浆有效缓解了应力集中现象,同时也减少了渗流集中现象,从而降低了施工过程中隧道突涌水的发生率。
【总页数】9页(P155-163)
【作者】张玉印
【作者单位】中国铁建昆仑投资集团有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】U457
【相关文献】
1.海底隧道过断层破碎带注浆防水施工方案
2.断层破碎带巷道支护方式数值模拟优选
3.包西铁路洞子崖隧道断层破碎带浅埋偏压段施工数值模拟分析
4.基于流固耦
合的隧道断层破碎带注浆加固圈厚度分析5.断层破碎带公路隧道底鼓小导管注浆数值模拟
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水底明挖隧道深基坑流固耦合数值分析
水底明挖隧道深基坑流固耦合数值分析自从20世纪80年代以来，水底隧道挖掘工程就一直受到学术界的重视，深入研究了水底隧道挖掘过程中流固耦合的运动特性和柔度特性。
随着计算技术的发展，数值模拟可以为深海隧道的挖掘工程提供准确的计算和分析，深入了解流动中的流体物理现象和沉积物的运动特征。
一般来说，弹性地基应力条件、海浪作用、海底地壳形变、水动力效应和流体包络效应等都会影响挖掘工程的实施效果。
随着明挖隧道深基技术的发展，水底隧道挖掘工程带来了新挑战，如何准确分析和预测水底隧道挖掘过程中流固耦合系统的性能？针对上述问题，本文将以“水底明挖隧道深基坑流固耦合数值分析”为主题，介绍明挖隧道建设工程中流固耦合系统的力学特性，并就水底明挖隧道深基坑数值分析这一问题，探讨如何从数值模拟过程中提取流体物理特性，构建流体耦合模型，对明挖隧道深基坑的力学模型进行评估和分析，最终实现明挖隧道深基坑的成功计算和分析。
首先，本文将介绍水底明挖隧道深基坑工程的物理特性和力学模型。
按照国际通用的数值模拟标准，本文采用随机均匀网格进行数值划分，结合流固耦合理论，根据变形场理论构建流体耦合模型，应用三维无限元法和SHELL法，以及隧道真空塑性理论，建立一个能够准确模拟水底明挖隧道深基坑的流固耦合模型。
其次，本文还将介绍应用数值模拟技术进行深海隧道挖掘工程计算分析的具体过程。
包括利用数值模拟技术模拟明挖隧道深基坑施工动力学模型、从深海隧道建设现场取得实测数据，估算深海隧道建设过程中应力、变形和位移场等物理量，就水底明挖隧道深基坑流固耦合运动特性、施工技术分析等问题进行模拟分析，并依据分析结果确定明挖隧道深基坑的实施技术参数。
最后，本文还将介绍利用数值模拟技术对明挖隧道深基坑进行分析和评估的具体过程，以及利用数值模拟技术实现明挖隧道深基坑计算和分析的应用价值。
以上是本文介绍水底明挖隧道深基坑流固耦合系统数值分析的重点内容，从物理特性、流固耦合模型到应用数值模拟技术，本文深入分析了明挖隧道深基坑的力学模型，构建流体耦合模型，评估和分析水底明挖隧道深基坑的力学模型，以实现明挖隧道深基坑成功的计算和分析。
针对水工隧洞支护结构的耦合性力学作用性分析
针对水工隧洞支护结构的耦合性力学作用性分析
汪义安
【期刊名称】《水利科技与经济》
【年(卷),期】2024(30)6
【摘要】为了保证水工隧洞施工安全,研究通过对某寒区水工隧洞进行现场分析和数值模拟,建立围岩-支护结构模型,分析支护结构的耦合性力学作用及其各物理场的变化规律。
结果表明,1号、2号、3号3个断面拱顶的最大应力值分别为0.51、0.39、0.35MPa;构建的围岩-支护有限元模型在水热力三场耦合分析中,具有较高的准确性与适用性。
研究结果对于保证隧洞的安全稳定具有一定的实际意义。
【总页数】5页(P44-48)
【作者】汪义安
【作者单位】安徽煜城工程项目管理有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TU457
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基于流固耦合的隧道断层破碎带注浆加固圈厚度分析
Ｓ Ｃ ｌ Ｅ Ｎ Ｃ Ｅ ＆Ｔ Ｅ Ｃ Ｈ Ｎ Ｏ Ｌ Ｏ Ｇ Ｙ ．
墨圆
基 于 流 固耦 合 的 隧 道 断 层破 碎 带 注 浆 加 固 圈厚 度分 析 ①
张 兴 （ 山东 成武 县公路 管理局 山东菏泽 ２ ７ ４ ２ ０ ０ ）
一
摘 要： 隧道 穿越 富水 断层破碎 带常发 生 突涌水及 围岩变形失 稳 等地 质灾 害 ， 帷幕 注浆是 治理 隧道 断层破 碎带 的有 效方法 ， 通过 帷摹 注浆在 隧 道 周边 形 成 注浆 加 固 田 ， 降低 固 岩渗透 能 力 ， 提 高隧 道 周 边 围 岩强度 。 为确定合 理 的 注浆加 固田参 数 ， 提 高注浆 加 固效 果 ， 鲞 于流 固辆 合理论 对隧 道 周边渗 流 场， 应 涌水及 变形规律 的 影响 。 研究
３
４
１ ０
２ ０
２ Ｘ １ ０
４× １ ０
５
５ ０
１ Ｘ １ ｏ ４
进 行 了 系 统 分析 ， 讨 论 加 固 圈 不 同参 数 （ 厚
度、 渗透 率 及 弹 性 模 量 ） 对 围 岩稳 定 性 及 堵 水能力的影响【 ４ ］ ， 优化注浆加固圈参数 ， 有
效 指 导 注 浆 现 场 工程 实践 。
水头
１ 工程背景
：
某隧 道 为 单恫 双 线 轻 轨 专 用 隧 道 ， 地
面 高程 ４ ８ ２ ～５ ４ ３ ｍ左右 ， 地 势 西 高东 低 ， 高
差６ Ｏ余 米 ， 坡角７ 。 ～１ ０ 。 。 隧 址 区 背斜 是 线
路 穿越 的 主要 构 造 ， 形成 主 要 的 富 水 区 域 。
稳定 ， 避 免 大 变 形 及突 涌 水灾 害 ， 采 用 全断 面 帷 幕 注 浆 的 方 式 对 断 层 破 碎 带 进 行 加 固， 降低围岩 渗透能力并提高隧 道周边 围
基于流固耦合的围岩后注浆对大型水封石油洞库水封性影响分析_张龙云
贫乏。
3 研究方法
3.1 网格模型与边界条件 由于洞库洞室长度（500～700 m）远大于洞室 截面尺寸（20～30 m） ，可视为平面应变问题求解。 模型分析范围为：洞室居中，水平方向 400 m，竖 直方向 400 m，共划分 2 676 个三角形单元，为了 更准确地计算洞库围岩周围渗流场和位移场，特在 洞室周围进行网格加密，洞库平面应变模型和网格 划分见图 1。
（1. 山东大学 岩土与结构工程研究中心，济南 250061；2. 山东大学 后勤保障部，济南 250100；3. 山东交通学院 数理系，济南 250023）
摘
要：基于多孔弹性连续介质流固耦合理论，通过合理选取围岩主要物理力学参数，建立了大型石油储备地下水封洞库全
断面开挖后洞室涌水量计算模型，利用大型商业软件 Comsol 对黄岛国家石油储备地下水封洞库地下水渗流场和位移场进行 数值模拟分析。通过不同注浆方案及不同注浆厚度情况下地下水渗流量的比较分析发现，并不是注浆圈的厚度越大对洞室渗 水量的控制效果越好，而是存在相对经济合理的阈值。研究表明，最佳的注浆方式是形成全断面闭合注浆圈，最佳注浆厚度 为 5 m。 关 键 词：水封石油洞库；后注浆；渗流场；流固耦合 文献标识码：A 中图分类号：TE 822
基于流固耦合的隧道断层破碎带注浆加固圈厚度分析
基于流固耦合的隧道断层破碎带注浆加固圈厚度分析摘要：隧道穿越富水断层破碎带常发生突涌水及围岩变形失稳等地质灾害，帷幕注浆是治理隧道断层破碎带的有效方法，通过帷幕注浆在隧道周边形成注浆加固圈，降低围岩渗透能力，提高隧道周边围岩强度。
为确定合理的注浆加固圈参数，提高注浆加固效果，基于流固耦合理论对隧道周边渗流场、应力场和位移场进行了数值模拟，分析了不同加固圈参数对隧道涌水及变形规律的影响。
研究结果表明：随着注浆加固圈厚度的增加，隧道涌水量和变形量均减少，但当加固圈厚度大于一定值时，涌水量及变形量变化均趋于平缓。
根据数值模拟结果得出最合理的注浆加固参数并指导工程设计，研究结果对于完善帷幕注浆理论和指导类似工程注浆设计具有一定的借鉴意义。
关键词：注浆流固耦合数值模拟随着我国隧道建设规模不断扩大，隧道建设过程中遇到的地质问题不断增多，尤其隧道穿越富水断层破碎带时常发生突涌水及围岩变形失稳等地质灾害。
受断裂构造及断层充填介质的影响，断层破碎带具有围岩破碎、导水路径复杂多变等特点[1～3]。
断层破碎带如得不到有效的处治，将严重影响隧道的正常施工安全和和运营的长久稳定性。
为保证隧道穿越断层破碎带时的安全稳定，避免大变形及突涌水灾害，采用全断面帷幕注浆的方式对断层破碎带进行加固，降低围岩渗透能力并提高隧道周边围岩强度。
注浆加固圈厚度作为帷幕注浆的关键影响因素成为断层破碎带注浆加固治理的首要研究问题。
在隧道断层破碎带注浆治理过程中，围岩的应力场与渗流场是相互作用的，注浆改变了围岩力学参数，使隧道围岩应力发生重分布，同时影响围岩渗透率、孔隙率等参数发生变化，导致渗流场的改变；渗流场中孔隙水压力等参数的变化又导致岩体有效应力的改变，最终围岩应力场、位移场也随之改变。
因此，在研究注浆加固圈的合理参数时，应该考虑围岩应力场和渗流场的耦合作用。
本文通过有限元计算软件对注浆加固引起的渗流场、应力场及位移场变化特征进行了系统分析，讨论加固圈不同参数（厚度、渗透率及弹性模量）对围岩稳定性及堵水能力的影响[4]，优化注浆加固圈参数，有效指导注浆现场工程实践。
富含地下水的全断面地层盾构隧道同步注浆技术研究
价值工程0引言随着社会发展，地下工程在城市发展过程中愈发的重要，地下防水一直是地下工程的重点难题，在盾构法开挖隧道的施工过程中，管片壁后填充是隧道防水重要的措施，本文以深圳地铁14号线共建管廊为工程实例，通过分析、总结，阐述了盾构在富含地下水的全断面硬岩地层掘进时同步注浆技术措施，供类似盾构工程施工参考。
1工程概况1.1设计概况深圳地铁14号线（如图1）共建管廊Ⅰ标土建二工区7#~6#综合井盾构区间位于深圳市龙岗区，设计采用盾构法施工，线路为单线圆形隧道，预制管片外径6.7m ，内径6.0m ，环宽1.5m ，壁厚0.35m 。
区间线路全长约1143.6m ，最小曲线半径R=750m ，最大坡度48.98‰（上坡），隧道拱顶最小埋深约27.11m ，最大埋深约46.59m 。
本工程采用1台ϕ6980土压平衡盾构机施工。
盾构自7#综合井始发，掘进至6#综合井空推过站。
1.2工程地质条件区间隧道由上自下地质条件依次为杂填土、素填土、粉质粘土、全风化角岩、强风化角岩、中风化角岩及微风化角岩，其中、微风化全断面硬岩段长约855m ，占线路总长的74.7%，且微风化岩层最大强度达169MPa ，RQD 值最高约为89%。
根据地勘资料及调查结果显示沿线范围内无明显的地表水体。
沿线地下水主要有2种类型：第一类是第四系松散岩类孔隙水，主要赋存于冲洪积砂岩层和残积土层中；第二类为基岩裂隙（构造裂隙）水，主要赋存于块状强风化、中风化带及断裂构造裂隙中，略具承压性。
2传统同步注浆质量问题原因分析盾构法施工的传统同步注浆是采用盾构设备自有的同步注浆系统及盾尾的注浆管路，在盾构向前推进盾尾空隙形成的同时注入水泥砂浆，有效填充管片壁后空隙，使周围岩体获得及时的支撑。
结合实际工程案例，该种工艺适用于自稳性差、易收敛的软土地层，而在富含地下水的全断面地层易出现浆液窜仓、稀释等问题，导致管片壁后填充效果较差，主要原因分析如下：在全断面硬岩地层掘进时，埋深较浅线段保压掘进可以防止同步注浆浆液和地下水向土仓洞涌入，但是极易造成螺旋输送机喷涌现象（如图2），增加施工难度，而当隧———————————————————————作者简介:李鹭（1986-），男，黑龙江绥化人，工程师，本科，研究方向为土木工程。
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万方数据
第２期
基于流固耦合的水底隧道全断面注浆力学分析８７
隧道的设计、施工具有重要意义。
１ 注浆加固机理及参数设计
全断面帷幕注浆是指沿隧道开挖面及内轮廓线外 一定范围，打设注浆导管，压入注浆材料，待注浆材料 凝结、硬化后，起到堵塞围岩裂隙，降低围岩的渗透性， 提高围岩的黏结力和内摩擦角，改善围岩的抗剪强度 作用的一种施工方法。注浆参数主要包括：注浆圈的 厚度、注浆材料的选取、注浆压力的大小、注浆量的确 定等。
万方数据
８８
铁
道
加固圈与围岩岩性相同。地层被假定为：各向同性，均 匀等效连续介质，围岩渗透系数Ｋ，＝１×１０一ｍ／ｓ，换
矿
算为ＦＬＡＣ３Ｄ中的迁移系数Ｋ＝兰＝１×１０＿９ＩＴｌ２／
Ｓｐｔ
（Ｐａ·ｓ），计算时取隧道轴线方向为ｙ轴，水平面内垂
直隧道轴线方向为Ｘ轴，竖直向上为Ｚ轴。计算范 围：一２５ ｍ≤Ｘ≤２５ ｍ，ｏ≤ｙ≤１０ ｍ，Ｚ方向零平面选
下水渗透体积力、约束位移的作用。
关键词：水底隧道；注浆加固；参数优化；流固耦合作用
中图分类号：ＴＵ４５４
文献标志码：Ａ
ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１—８３６０．２０１１．０２．０１４
Ｓｔｕｄｙ ｏｎ Ｗｈｏｌｅ Ｓｅｃｔｉｏｎ Ｃｕｒｔａｉｎ Ｇｒｏｕｔｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ａｎｄ Ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｉｎ Ｓｕｂｓｅａ ＮＡＴＭ Ｔｕｎｎｅｌ
应变速率与速度梯度之间的相互关系为
毛＝寺心，ｊ＋功．，］
（７）
式中，让是介质中节点的速度。 ２．５建模情况
某跨江水底隧道，隧道直径Ｄ＝５ ｍ，隧道中心距 河床１５ ｒｆｌ，隧道中心距水面２２．５ ｍ。隧道主要穿越 冲积黏土层，岩体以及初期衬砌物理力学参数见表２， 为了考察注浆圈厚度及渗透系数的影响，故设置注浆
３．１０Ｘ１０—３
１．０Ｘ１０—６—１３．９１０ ４．７４５
—９．４８６—０．１０２
１．０×１０—７—８．１４０ ９．１８０ —９．２７４—０．１０４
１．０×１０－８—７．３０４ ９．８１７ ～９．２５２一Ｏ．１０４
Ｌ ０×１０—９—６．９４６ ９．９２４ —９．２１５一Ｏ．１０５
１．０Ｘ１０一ｌＯ一６．８０３ ９．８９８ —９．１８９—０．１０６
４．２３
１．０×１０—８ —７．１９９ １．０×１０—９ —６．９４９
９．８４０ —９．４６５—０．１０２ １．０００ —９．４５０—０．１０９
０．４６１ ０．０５１ ３
１．０×１０－ｌＯ一６．８０１ ９．９７０ —９．４０５一Ｏ．１０３
０．０１３ ３
１．０×１０—１ｌ一６．７６１ ９．９６０ —９．４００—０．１０３
比较图１～图３结果可以看出，在注浆加固圈厚 度一定的条件下，注浆加固圈渗透系数越低，则洞室周 围孔隙压力降低幅度越小、渗流体积力也越小。此外， 由图４可见，隧道断面渗流量随着注浆圈渗透系数的
万方数据
图２注浆圈厚度为２ ｍ，Ｋ。一１．０×１０＿８ ｍ／ｓ 孔隙水压力场稳态时分布特征（单位：ｋＰａ）
第２期
高速铁路浏阳河隧道等。水底隧道修建过程中，不 可避免地将遇到断层破碎带、海底风化槽等高渗透 性岩体，现行铁路隧道设计技术规范规定‘２｜：通过松 散堆积层或含水不良地层时，应遵守沿隧道周边向 围岩注浆技术规定。考虑到水底隧道高水压的存 在，目前工程上普遍采用全断面帷幕注浆技术进行 施工。因此，研究注浆加固机理及参数优化，对水底
２．２平衡方程
对于小变形而言，，为体积流源强度，１／ｓ；；为孔隙介质单位体积 的流体体积变化。
动量平衡方程可表述为
％Ｊ＋膪ｉ＝ｌＤ警
（３）
式中，ｌＤ＝（１一咒）ｌＤ。＋ｎｓｐ。为容积密度。Ｐ５和队分别 为固相和液相的密度；竹为孔隙率。（１一行）以与固体 的干密度Ｐｄ相同。 ２．３本构方程
基于流固耦合的水底隧道全断面注浆力学分析８９
表４洞周位移及衬砌受力情况
注浆膈．
拱顶位
厚度／ｍＫ。／（ｍ。８—１、移／ｍｍ
拱底位最小主应最大主应 断面渗流量／ 穆／ｍｍ力／ＭＰａ）＂ｊ／ＭＰａ（ｍ３．（ｍ．ｄ）一１）
１．０ｘ１０－６ —１５．９３ ３．１２６ —９．７６６—０．１０９
２３．１
１．０×１０－７ —８．５５６ ８．７７８ —９．５０４—０．１０１
第３３卷第２期‘· ２ ０ １ １年２月
铁
道
学
报
ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＴＨＥ ＣＨＩＮＡ ＲＡＩＬＷＡＹ ＳＯＣＩＥＴＹ
文章编号：１００１—８３６０（２０１１）０２—００８６—０５
基于流固耦合的水底隧道全断面 注浆力学分析
Ｖ０１．３３ Ｎｏ．２ Ｆｅｂｒｕａｒｙ ２０１１
张志强， 李化云， 何 川
（西南交通大学土木工程学院，四川成都 ６１００３１）
ＺＨＡＮＧ Ｚｈｉ—ｑｉａｎｇ，ＬＩ Ｈｕａ—ｙｕｎ，ＨＥ Ｃｈｕａｎ
（Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｃｉｖｉｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｓｏｕｔｈｗｅｓｔ Ｊｉａｏｔｏｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｅｎｇｄｕ ６１００３１，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｗｈｏｌｅ ｓｅｃｔｉｏｎ ｃｕｒｔａｉｎ ｇｒｏｕｔｉｎｇ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ｉｓ ｏｆｔｅｎ ｕｓｅｄ ａｓ ａ ａｉｄｅｄ ｔｕｎｎｅｌｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ ｔｏ ｐａｓｓ ｔｈｅ ｆｒａｃｔｕｒｅｄ ｆａｕｌｔ ａｎｄ ｔｈｅ ｗｅａｔｈｅｒｅｄ ｒｏｃｋ—ｇｒｏｏｖｅ ｗｉｔｈ ｈｉｇｈ ｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙ ｉｎ ｔｈｅ ｓｕｂｓｅａ ＮＡＴＭ ｔｕｎｎｅｌ．Ｔｈｒｏｕｇｈ ｗｈｏｌｅ ｓｅｃｔｉｏｎ ｃｕｒｔａｉｎ ｇｒｏｕｔｉｎｇ，ｔｈｅ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｂｅｈａｖｉｏｒ ｏｆ ｔｈｅ ｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇ ｒｏｃｋ ｍａｓｓ ｔｏ ｂｅ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ ｉｓ ｉｍ— ｐｒｏｖｅｄ ａｎｄ ｔｈｅ ｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｇｒｏｕｎｄ ｉｓ ｌｏｗｅｒｅｄ．Ｔｈｅ ｔｈｒｅｅ—ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ ｆｌｕｉｄ—ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ ｍｏｄｅｌ ｉｓ ｇｉｖｅｎ ｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇ ｔｈｅ ｃｏｕｐｌｅｄ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｔｈｅ ｓｅｅｐａｇｅ ｆｉｅｌｄ ａｎｄ ｇｅｏ—ｓｔｒｅｓｓ ｆｉｅｌｄ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｂａｓｉｃ ｔｈｅｏｒｙ ｏｆ ｓｅｅｐａｇｅ．Ｔｈｒｏｕｇｈ ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ａｎｄ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｔｈｅ ｓｔｒｅｓｓｅｓ ａｎｄ ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｓ ｏｆ ｔｈｅ ｓｕｂｓｅａ ＮＡＴＭ ｔｕｎｎｅｌ ｗｉｔｈ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ，ｔｈｅ ｒｅｓｅａｒｃｈｅｓ ｏｎ ｔｈｅ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｇｒｏｕｎｄ，ｔｈｅ ｌａｗ ｏｆ ｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙ ａｎｄ ｔｈｅ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｂｅ— ｈａｖｉｏｒ ｏｆ ｔｈｅ ｓｕｐｐｏｒｔ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ａｒｅ ａｃｈｉｅｖｅｄ ｆｏｒ ｓｕｂｓｅａ ＮＡＴＭ ｔｕｎｎｅｌｓ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ｇｒｏｕｔｉｎｇ ｄｅｃｒｅａｓｅｓ ｔｈｅ ｇｒｏｕｎｄ ｗａｔｅｒ ｖｏｌｕｍｅ，ｌｏｗｅｒｓ ｔｈｅ ｍａｇｎｉｔｕｄｅ ｏｆ ｔｈｅ ｓｅｅｐａｇｅ ｂｏｄｙ ｆｏｒｃｅ ａｎｄ ｐｌａｙｓ ｔｈｅ ｒｏｌｅ ｏｆ ｃｏｎ— ｓｔｒａｉｎｉｎｇ ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｓ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｓｕｂｓｅａ ｔｕｎｎｅｌ；ｇｒｏｕｔｉｎｇ ｒｅｉｎｆｏｒｃｉｎｇ；ｐａｒａｍｅｔｅｒ ｏｐｔｉｍｉｚｉｎｇ；ｆｌｕｉｄ—ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ
表３孔隙水压力分布计算工况
图１注浆圈厚度为２ ｍ，Ｋ。一１．０×１０“ｍ／ｓ 孔隙水压力场稳态时分布特征（单位：ｋＰａ）
３数值模拟结果分析
３．１地下水渗流规律 为了研究注浆加固圈对渗流规律的影响，对表３
所列工况进行耦合模拟分析。 由于注浆圈厚度对渗流规律的影响没有注浆圈渗
透系数对渗流规律的影响大¨喃］，同时考虑到各注浆圈 厚度下渗流规律的相似性，因此，仅给出注浆圈厚度为 ２ ｒｆｌ时，注浆加固圈对渗流规律的影响。图１～图３注 浆圈厚度为２ ｍ，注浆圈渗透系数分别为１．０×１０－６ ｍ／ｓ、１．０×１０～ｍ／ｓ、１．０×１０＿１０ ｍ／ｓ时，孔隙水压力 场达到稳态时的分布特征。
随着我国国民经济的发展，对跨江海交通的需
求与日俱增。目前，在建及已建成的水底隧道主要
有：厦门东通道隧道、青岛一黄岛海底隧道‘１｜、武广
收稿日期：２００８—１１一１９：修回日期：２００９—１２—１０ 基金项目：国家自然科学基金资助项目（５１０７８３１８）；
国家重点基础研究发展汁划（９７３计划）项目（２０１０ＣＢ７３２１０５）； 教育部新世纪优秀人Ａ‘支持计划（ＮＣＥＴ一１０－０６６７） 作者简介：张忠强（１９６８一），男，四川荣县人，教授，博士。 Ｅ－ｍａｉｌ：ｃｌａｒｋｃｈａｎ９６８＠１６３．ｃｏｉｌ２
摘 要：全断面帷幕注浆加固围岩是水底隧道穿越断层破碎带、海底风化槽等高渗透性岩体常采用的辅助工法。
帷幕注浆的主要目的是加固围岩，改善围岩的物理力学性质，降低围岩渗透系数。本文在对注浆加固机理及注 浆参数选取研究的基础上，采用三维有限差分ＦＬＡＣ３Ｄ数值模拟手段，基于流固耦合的力学模型研究注浆加固
圈厚度及渗透系数对围岩稳定性、渗流规律、支护结构受力的影响。研究结果表明：水底隧道洞室开挖对初始渗 流场的改变程度及范围与注浆圈渗透系数有直接关系，通过有效注浆不但起到限排堵水的作用，还起到降低地
注浆材料在很大程度上直接影响到堵水防渗和固 结的效果，并关系到压浆工艺、工期及工程费用。选取 注浆材料时，主要应注意浆液的渗入性、流动性、稳定 性等，不同围岩优选的注浆材料见表１［３］。注浆压力 的大小取决于涌水压力、裂隙大小和粗糙程度、浆液的 性质和浓度、要求的扩散半径等，注浆最大压力根据经 验，一般比水压高０．２～Ｏ．４ ＭＰａ。注浆量可根据浆液 扩散半径及岩层裂隙率估算。