砂卵石地层隧道开挖过程中上覆土体应力变化的颗粒流模拟研究

doi:10.3973/j.issn.2096-4498.2017.S2.021

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隧道建设（中英文） ›› 2017, Vol. 37 ›› Issue (S2): 141-146.DOI: 10.3973/j.issn.2096-4498.2017.S2.021

砂卵石地层隧道开挖过程中上覆土体应力变化的颗粒流模拟研究

蒋宇卓^{1, 2, 3, 4}，曹鹏^{3, 4}，喻豪俊²，刘恩龙^{1, 2, 3, 4,*}

（1. 四川大学-香港理工大学灾后重建与管理学院，四川成都 610207; 2. 四川大学水力学与山区河流开发保护国家重点实验室，四川成都 610065; 3. 国家山区公路工程技术研究中心，重庆 400000; 4. 招商局重庆交通科研设计院有限公司，重庆 400000）

收稿日期:2017-05-27 修回日期:2017-10-08 出版日期:2017-12-30 发布日期:2018-02-25
作者简介:蒋宇卓（1993—），男，四川崇州人，四川大学土木工程专业在读硕士，主要从事岩土材料的本构关系及其数值模拟研究工作。Email： jyz0906@foxmail.com。 *通信作者：刘恩龙， Email： liuenlong@scu.edu.cn。
基金资助:
重庆市集成示范计划项目（cstc2015jcsf30004）

Stress Variations of Overlying Soil during Tunnel Excavation in SandyCobble Strata using Particle Flow Code 2D

JIANG Yuzhuo^{1, 2, 3, 4}， CAO Peng^{3, 4}， YU Haojun²， LIU Enlong^{1, 2, 3, 4, *}

(1. Institute of Disaster Management and Reconstruction, Sichuan UniversityHong Kong Polytechnic University,  Chengdu 610207, Sichuan, China; 2. State Key Laboratory of Hydraulics and Mountain River Engineering, Sichuan University, Chengdu 610065, Sichuan, China; 3. National Engineering and Research Center for  Mountainous Highways, Chongqing 400000, China; 4. China Merchants Chongqing Communications  Technology Research & Design Institute Co., Ltd., Chongqing 400000, China)

Received:2017-05-27 Revised:2017-10-08 Online:2017-12-30 Published:2018-02-25

摘要/Abstract

摘要：

为研究砂卵石隧道开挖过程中洞顶上覆土体的应力变化规律，以某市轨道交通1号线砂卵石地层中地铁隧道开挖为研究背景，采用PFC2D颗粒流程序，建立隧道-土体颗粒流模型，对台阶法隧道开挖全过程引起的洞顶上覆土层的应力扰动规律进行细观数值模拟研究。研究结果表明： 1）开挖初期，隧道上覆土层的应力扰动作用明显，上覆土体有一个明显的应力重新分配到再平衡过程； 2）环形开挖对洞顶上覆土层产生的应力扰动最为明显； 3）开挖对竖向应力产生的扰动作用强于水平应力。本文研究结果与实际工程较为吻合，分析结果可为今后砂粒卵石地层隧道施工提供指导。

关键词: 隧道, 砂卵石地层, 上覆土层, 应力扰动, 颗粒流模拟, 离散单元法, 台阶法施工

Abstract:

The tunnelsoil particle flow model of a metro tunnel on a rail transit line No. 1 in sandcobble strata is established by particle flow code 2D (PFC2D); the stress variation laws of overlying soil induced by bench method tunnel excavated are studied and numerically simulated. The study results show that: 1) During the initial excavation phase, the stress disturbance and redistribution of the overlying soil are obvious. 2) The annular excavation affects the stress distribution of the overlying soil most obviously. 3) The excavation disturbance effect on the vertical stress is stronger than that on the horizontal one. The results coincide with the actual monitoring results and can provide theoretical guidance for tunnel excavation in sandycobble strata.

Key words: tunnel, sandycobble strata, overlying soil, stress disturbance, particle flow simulation, discrete element method (DEM), bench method

中图分类号:

U 45

蒋宇卓，曹鹏，喻豪俊，刘恩龙. 砂卵石地层隧道开挖过程中上覆土体应力变化的颗粒流模拟研究[J]. 隧道建设, 2017, 37(S2): 141-146.

JIANG Yuzhuo， CAO Peng， YU Haojun， LIU Enlong. Stress Variations of Overlying Soil during Tunnel Excavation in SandyCobble Strata using Particle Flow Code 2D[J]. Tunnel Construction, 2017, 37(S2): 141-146.

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砂卵石地层隧道开挖过程中上覆土体应力变化的颗粒流模拟研究

Stress Variations of Overlying Soil during Tunnel Excavation in SandyCobble Strata using Particle Flow Code 2D

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