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题名基于SPH方法的隧道开挖面失稳大变形分析
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作者
徐庆锋
季晓梦
应宏伟
张晓帅
朱成伟
周秋培
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机构
杭州市电力设计院有限公司
河海大学岩土力学与堤坝工程教育部重点实验室
浙江大学滨海和城市岩土工程研究中心
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出处
《隧道建设(中英文)》
北大核心
2025年第8期1494-1504,共11页
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基金
国家自然科学基金(52408402)
中央高校基本科研业务费专项资金(226-2024-00112)
浙江大有集团有限公司科研项目(DY2023-03)。
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文摘
为研究隧道开挖失稳导致的地表沉陷等大变形问题,构建基于动态摩擦因数的Drucker-Prager弹塑性本构模型,并将其嵌入到光滑粒子动力学(smoothed particle hydrodynamics,SPH)数值方法的理论框架。采用筒仓颗粒流及隧道垮塌试验验证所提出的数值方法。在筒仓颗粒流试验中通过粒子图像测速技术(particle image velocimetry,PIV)观测到流动中明显的倒三角区域,并在SPH模拟中进一步得到应变场与应力场的分布,然后基于实际工程,建立隧道垮塌SPH分析模型,研究静摩擦因数和埋深比对隧道垮塌冲出距离及地表沉陷范围的影响。结果表明:1)开挖面土方冲出距离随着静摩擦因数的减少而增大,土体之间的摩擦力降低,导致土体更容易发生滑动,使得开挖面稳定性下降;2)随着静摩擦因数的降低,隧道开挖时土体的应力释放更加明显,导致地表沉降槽的宽度和深度增加;3)隧道埋深比对沉降槽形状影响较大,但对于开挖面土方冲出距离影响较小;4)随着埋深比的增大,地表沉降槽更浅且更为对称。
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关键词
隧道开挖面失稳
地表沉陷
光滑粒子动力学
筒仓颗粒流
大变形
摩擦因数关系式
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Keywords
tunnel face instability
ground subsidence
smoothed particle hydrodynamics
silo flow
large deformation
friction coefficient relation
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分类号
U45
[建筑科学—桥梁与隧道工程]
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