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不同含石量条件下TBM渣料剪切特性研究
1
作者
罗璟
董自涛
+5 位作者
裴向军
时幸幸
杨沛璋
刘卓
李鹏
贾杰
《工程地质学报》
北大核心
2025年第4期1280-1293,共14页
TBM渣料主要由细砂和针片状碎块石组成,属于不良级配土,含石量变化大,土体结构独特,变形强度特征有别于其他类型的土石混合体。本文依托喜马拉雅东部多雄拉隧道TBM弃渣场,通过现场调查和三维激光扫描技术量化渣料形状和结构特征,提出适...
TBM渣料主要由细砂和针片状碎块石组成,属于不良级配土,含石量变化大,土体结构独特,变形强度特征有别于其他类型的土石混合体。本文依托喜马拉雅东部多雄拉隧道TBM弃渣场,通过现场调查和三维激光扫描技术量化渣料形状和结构特征,提出适用于TBM渣料的离散元直剪模型构建方法,结合室内大型直剪试验和PFC^(3D)离散元数值模拟,揭示不同含石量条件下TBM渣料宏观力学规律和细观变形破坏机制。研究结果表明:TBM渣料中碎块石形状近似于刀盘状、条棒状和圆盘状,在人工堆置过程中,碎块石长轴方向与水平面之间的夹角主要分布在0°~20°,土体结构表现出显著的空间定向性;随着含石量的增加,TBM渣料结构由悬浮密实型结构向骨架密实型结构过渡,最终转变为骨架空隙型结构,块石颗粒间咬合、嵌套、自锁作用显著增强,块石旋转自由度大大受限,其宏观变形特征由“剪缩”向“剪胀”转变,抗剪强度及其指标均呈现出先缓慢增长再轻微降低,最后大幅度提升的趋势,其内部颗粒运动形式由“土石联动”向“土绕石”转变,力链数量线性减少,平均力链强度增长幅度逐渐加大,强力链逐渐在模型内部起到支撑作用,整体上剪切带从“S”型分布逐步趋近于呈“一”字型分布,剪切带厚度明显变薄。研究成果将弥补当前对针片状土石混合体研究的不足,为TBM弃渣场稳定性分析和风险评价工作提供理论支撑。
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关键词
TBM渣料
针片状块石
含石量
直剪试验
离散元
三维激光扫描技术
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职称材料
题名
不同含石量条件下TBM渣料剪切特性研究
1
作者
罗璟
董自涛
裴向军
时幸幸
杨沛璋
刘卓
李鹏
贾杰
机构
地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室(成都理工大学)
中国铁路设计集团有限公司
中铁二院工程集团有限责任公司
出处
《工程地质学报》
北大核心
2025年第4期1280-1293,共14页
基金
国家自然科学基金项目(资助号:42107212,41931296,41521002)
四川省自然科学基金项目(资助号:2022NSFSC1145)
国家重点研发计划项目(资助号:2017YFC1501002)。
文摘
TBM渣料主要由细砂和针片状碎块石组成,属于不良级配土,含石量变化大,土体结构独特,变形强度特征有别于其他类型的土石混合体。本文依托喜马拉雅东部多雄拉隧道TBM弃渣场,通过现场调查和三维激光扫描技术量化渣料形状和结构特征,提出适用于TBM渣料的离散元直剪模型构建方法,结合室内大型直剪试验和PFC^(3D)离散元数值模拟,揭示不同含石量条件下TBM渣料宏观力学规律和细观变形破坏机制。研究结果表明:TBM渣料中碎块石形状近似于刀盘状、条棒状和圆盘状,在人工堆置过程中,碎块石长轴方向与水平面之间的夹角主要分布在0°~20°,土体结构表现出显著的空间定向性;随着含石量的增加,TBM渣料结构由悬浮密实型结构向骨架密实型结构过渡,最终转变为骨架空隙型结构,块石颗粒间咬合、嵌套、自锁作用显著增强,块石旋转自由度大大受限,其宏观变形特征由“剪缩”向“剪胀”转变,抗剪强度及其指标均呈现出先缓慢增长再轻微降低,最后大幅度提升的趋势,其内部颗粒运动形式由“土石联动”向“土绕石”转变,力链数量线性减少,平均力链强度增长幅度逐渐加大,强力链逐渐在模型内部起到支撑作用,整体上剪切带从“S”型分布逐步趋近于呈“一”字型分布,剪切带厚度明显变薄。研究成果将弥补当前对针片状土石混合体研究的不足,为TBM弃渣场稳定性分析和风险评价工作提供理论支撑。
关键词
TBM渣料
针片状块石
含石量
直剪试验
离散元
三维激光扫描技术
Keywords
TBM excavated materials
Needle-flake-shaped rock block
Rock block proportion
Direct shear test
Discrete element
3D laser scanning technology
分类号
P642.3 [天文地球—工程地质学]
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作者
出处
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1
不同含石量条件下TBM渣料剪切特性研究
罗璟
董自涛
裴向军
时幸幸
杨沛璋
刘卓
李鹏
贾杰
《工程地质学报》
北大核心
2025
0
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