地铁隧道考虑流固耦合影响的微裂隙岩体注浆数值模拟研究

doi:10.3973/j.issn.2096-4498.2018.10.010

中国科学引文数据库（CSCD）核心期刊
中文核心期刊中文科技核心期刊
Scopus RCCSE中国权威学术期刊
美国EBSCO数据库俄罗斯《文摘杂志》
《日本科学技术振兴机构数据库（中国）》

隧道建设（中英文） ›› 2018, Vol. 38 ›› Issue (10): 1667-1673.DOI: 10.3973/j.issn.2096-4498.2018.10.010

地铁隧道考虑流固耦合影响的微裂隙岩体注浆数值模拟研究

倪向阳¹，徐程²，李伟平¹

(1. 青岛地铁集团有限公司，山东青岛 266000； 2. 山东大学岩土与结构工程研究中心，山东济南 250061)

收稿日期:2018-01-08 修回日期:2018-04-04 出版日期:2018-10-20 发布日期:2018-10-26
作者简介:倪向阳（1986—），男，河南孟县人，2011年毕业于北京交通大学，道路与铁道工程专业，硕士，工程师，现从事轨道交通土建技术工作。 Email： 355312337@qq.com。

Numerical Simulation of Grouting in Microfractured Rock Mass of Metro Tunnel Considering Effect of FluidSolid Coupling

NI Xiangyang¹, XU Cheng², LI Weiping¹

(1. Qingdao Metro Group Co., Ltd., Qingdao 266000, Shandong, China; 2. Geotechnical and Structural Engineering Research Center, Shandong University, Jinan 250061, Shandong, China)

Received:2018-01-08 Revised:2018-04-04 Online:2018-10-20 Published:2018-10-26

摘要/Abstract

摘要：

为研究浆液与岩体的耦合作用机制，采用有限元方法对微裂隙岩体开展单一裂隙注浆数值计算。将连续性方程作为浆液流动的控制方程，将修改后的达西定律用于描述浆液在裂隙中的运动过程。基于弹性力学理论，提出考虑流固耦合效应的微裂隙岩体注浆扩散过程计算方法，研究裂隙开度、岩体弹性模量对注浆扩散距离的影响。研究结果表明： 1）在注浆过程中，裂隙开度由注浆孔附近向浆液扩散锋面处衰减，考虑流固耦合效应时注浆压力的计算误差能够减小30%左右，注浆扩散半径的计算误差可减小15%左右； 2）在注浆设计中应充分考虑流固耦合效应对注浆扩散过程的影响。

关键词: 地铁隧道, 裂隙岩体, 注浆工程, 流固耦合, 数值模拟

Abstract:

The finite element method is used to numerically simulate the grouting of microfractured rock mass, so as to study the coupling mechanism between grout and rock mass. And then the continuous formula is taken as the control formula for grout flow, and the modified Darcy′s law is used to describe the moving process of grout in fractured rock mass. Finally, based on elastic theory, the calculation method for grouting diffusion process in microfractured rock mass is proposed considering the effect of fluidsolid coupling, so as to study the influences of fracture opening and rock mass elastic modulus on grouting diffusion distance. The study results show that: (1) The fracture opening reduces from grouting hole surrounding to frontal surface of grout diffusion during grouting; and the calculation error of grouting pressure can be reduced by 30% and that of grouting diffusion radius can be reduced by 15% when considering the effect of fluidsolid coupling. (2) The influence of fluidsolid coupling on grouting diffusion should be fully considered during grouting design.

Key words: metro tunnel, fractured rock mass, grouting engineering, fluidsolid coupling, numerical simulation

中图分类号:

U 45

倪向阳，徐程，李伟平. 地铁隧道考虑流固耦合影响的微裂隙岩体注浆数值模拟研究[J]. 隧道建设, 2018, 38(10): 1667-1673.

NI Xiangyang, XU Cheng, LI Weiping. Numerical Simulation of Grouting in Microfractured Rock Mass of Metro Tunnel Considering Effect of FluidSolid Coupling[J]. Tunnel Construction, 2018, 38(10): 1667-1673.

[1]	黄章君, 杨艳玲, 汤东桑, 张卫中. 大尺寸矩形顶管始发井反力墙数值模拟与监测[J]. 隧道建设, 2020, 40(7): 972-980.
[2]	展超. 基于BP神经网络的富水砂层渣土改良试验效果预测[J]. 隧道建设, 2020, 40(7): 988-0996.
[3]	张亚洲. 考虑密封垫表面工作状态的盾构隧道接缝防水能力数值模拟研究[J]. 隧道建设, 2020, 40(6): 813-820.
[4]	张振华, 白永厚, 郭春, 程江浩. 钻爆法施工隧道噪声传播特性研究[J]. 隧道建设, 2020, 40(6): 821-826.
[5]	吴锋波, 金淮, 杨歧焱, 郑卫强. 北京地铁隧道地表横向沉降槽参数分析[J]. 隧道建设, 2020, 40(5): 660-671.
[6]	罗文静, 邹成路. 南宁半成岩地层明暗挖地铁车站关键技术及数值分析[J]. 隧道建设, 2020, 40(5): 727-734.
[7]	刘浩, 祝志恒, 李林毅. 京珠高速公路洋碰隧道水害原因分析及安全性评价[J]. 隧道建设, 2020, 40(5): 747-754.
[8]	李发勇. 盾构掘进切削灌注桩桩基群施工关键技术———以宁波地铁3 号线钱仇区间为例[J]. 隧道建设, 2020, 40(4): 569-585.
[9]	秦佳佳. 合肥地区复合地层盾构掘进参数控制研究[J]. 隧道建设, 2020, 40(3): 435-443.
[10]	金威，田源，闫自海，王明年. 不同火灾规模下地下共用结构安全性研究[J]. 隧道建设, 2020, 40(2): 215-222.
[11]	张稳军, 丁超, 张高乐, 王祎, 上官丹丹, 姜坤. 盾构隧道管片接缝复合型密封垫选型设计研究[J]. 隧道建设, 2020, 40(2): 246-255.
[12]	辛征刚. 内插型锁口管幕群姿态-锁口控制技术试验研究[J]. 隧道建设, 2020, 40(1): 43-49.
[13]	张志沛，贺阳阳，梁健刚，任建军，赵军，付刚飞. 隧道穿越倾斜煤层采空区段施工力学特征分析[J]. 隧道建设, 2019, 39(S2): 8-16.
[14]	赖勇,张帅. 流固耦合作用下浅埋偏压隧道扩建方式研究[J]. 隧道建设, 2019, 39(S2): 17-27.
[15]	宋远, 黄明利. 地铁隧道新型初期支护结构支护参数敏感性正交数值模拟试验[J]. 隧道建设, 2019, 39(S2): 163-168.

地铁隧道考虑流固耦合影响的微裂隙岩体注浆数值模拟研究

Numerical Simulation of Grouting in Microfractured Rock Mass of Metro Tunnel Considering Effect of FluidSolid Coupling

PDF

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

参考文献

相关文章 15

编辑推荐

Metrics

本文评价