基于颗粒流的高填黄土明洞加筋减载数值模拟分析

doi:10.3973/j.issn.2096-4498.2019.09.010

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隧道建设（中英文） ›› 2019, Vol. 39 ›› Issue (9): 1461-1470.DOI: 10.3973/j.issn.2096-4498.2019.09.010

基于颗粒流的高填黄土明洞加筋减载数值模拟分析

姚玉相¹，李盛^{1, *}，马莉²，王焕³，王长丹⁴

(1. 兰州交通大学道桥工程灾害防治技术国家地方联合工程实验室，甘肃兰州 730070； 2. 兰州工业学院土木工程学院，甘肃兰州 730050； 3. 中铁十四局集团有限公司，山东济南 250014； 4. 同济大学道路与交通工程教育部重点实验室，上海 201804)

收稿日期:2019-04-01 出版日期:2019-09-20 发布日期:2019-09-25
作者简介:姚玉相（1994—），男，甘肃白银人，兰州交通大学桥梁与隧道工程专业在读硕士，研究方向为地下空间工程。Email： 2298066581@qq.com。*通信作者: 李盛， Email： ligwin@126.com。
基金资助:
国家自然科学基金资助项目（51668036，51868041）；甘肃省高等学校科学研究一般项目（2017A-111）

Numerical Simulation of Reinforcement Load Reduction for Highfilled Opencut Tunnel Based on Particle Flow

YAO Yuxiang¹, LI Sheng^{1, *}, MA Li², WANG Huan³, WANG Changdan⁴

(1. National and Provincial Joint Engineering Laboratory of Road & Bridge Disaster Prevention and Control, Lanzhou Jiaotong University, Lanzhou 730070, Gansu, China; 2. College of Civil Engineering, Lanzhou Institute of Technology, Lanzhou 730050, Gansu, China; 3. China Railway 14th Bureau Group Co., Ltd., Jinan 250014, Shandong, China; 4. Key Laboratory of Road & Traffic Engineering, Ministry of Education, Tongji University, Shanghai 201804, China)

Received:2019-04-01 Online:2019-09-20 Published:2019-09-25

摘要/Abstract

摘要：

为研究高填黄土明洞加筋减载的荷载传递规律，采用颗粒流软件模拟高填黄土明洞加筋减载，通过分析洞顶竖向应力、颗粒竖向位移、颗粒间的接触力、格栅的竖向变形和孔隙率等细观参数的变化，从微观角度揭示土工格栅加筋减载明洞减载规律，并进一步研究土工格栅刚度和层数对洞顶减载效果的影响。结果表明： 1）土工格栅的竖向变形和颗粒竖向位移变化形式基本保持一致，格栅的变形依赖于洞顶内外土柱的沉降差； 2）在格栅所能承受的最大变形范围内，内外土柱负的沉降差越大，格栅的拉膜效应越显著，减载效果越好； 3）格栅的刚度和层数对其减载效果均有一定的影响，应根据实际填土高度和填土性质选择适宜刚度和层数的格栅进行减载。

关键词: 明洞, 加筋减载, 土工格栅, 颗粒流, 拉膜效应, 微观

Abstract:

The reinforcement load reduction law for highfilled opencut tunnel is simulated by particle flow code(PFC) software, the microscopic parameters variations of vertical stress on the top of opencut, vertical displacement of particles, contact force, vertical deformation of geogrid and porosity are analyzed. The law of reinforcement load reduction by geogrid is revealed from microscopic aspect, and the influence of intensity and layers of geogrid on unloading effect of top opencut tunnel are further studied. The numerical simulation results indicate that: (1) The vertical deformation of geogrid is consistent with that of particles; the deformation of geogrid depends on the settlement difference between the inner and outer soil column on tunnel roof. (2) Within the maximum deformation range that the grille can withstand, the larger the negative settlement difference between the inner and outer soil column, the more significant the tension membrane effect of the geogrid and the better the load reduction effect. (3) The stiffness and the number of layers of geogrid have a certain impact on its load reduction effect, which should be considered according to height of the filled soil and the nature of the filled soil.

Key words: opencut tunnel, reinforcement load reduction, geogrid, particle flow code(PFC), tension membrane effect, microcosmic viewpoin

中图分类号:

U 45

姚玉相，李盛，马莉，王焕，王长丹. 基于颗粒流的高填黄土明洞加筋减载数值模拟分析[J]. 隧道建设, 2019, 39(9): 1461-1470.

YAO Yuxiang, LI Sheng, MA Li, WANG Huan, WANG Changdan. Numerical Simulation of Reinforcement Load Reduction for Highfilled Opencut Tunnel Based on Particle Flow[J]. Tunnel Construction, 2019, 39(9): 1461-1470.

[1]	章龙管, 李志刚, 谭江. 白城隧道工程大断面马蹄形盾构始发与接收技术[J]. 隧道建设, 2020, 40(7): 1041-1048.
[2]	傅支黔, 江勇涛, 聂大丰, 华阳, 董宇苍. 列车荷载-地下水耦合作用下隧底围岩强度参数劣化规律研究[J]. 隧道建设, 2019, 39(S2): 36-43.
[3]	张孝伟, 肖了林. 新近回填土地层隧道方案研究与分析[J]. 隧道建设, 2019, 39(S2): 228-233.
[4]	刘军，韩旭，金鑫. 基于颗粒流原理的盾构切割GFRP筋混凝土围护桩机制[J]. 隧道建设, 2019, 39(S1): 32-37.
[5]	黎良仆，袁松，魏记承，赵鹏，廖沛源. 偏压荷载对箱型明洞受力影响及设计要点[J]. 隧道建设, 2019, 39(S1): 158-165.
[6]	刘秋卓，雷瑞德. 砂岩热损伤微观结构与宏观物理特性演化规律研究[J]. 隧道建设, 2019, 39(1): 75-80.
[7]	吕高乐. 波纹钢板在隧道明洞结构中的应用研究[J]. 隧道建设, 2018, 38(S2): 46-52.
[8]	张鸿昆，王立川，练发胜，刘志强，吴剑，龚伦，王刚. 某铁路明洞拱部裂缝成因分析[J]. 隧道建设, 2018, 38(5): 764-770.
[9]	王焕，李盛. 高填矩形、拱形截面明洞土压力差异性规律研究[J]. 隧道建设, 2018, 38(11): 1765-1771.
[10]	王玉锁，王涛，周良，何俊男，徐铭. 跨中受落石冲击的拱形护桥明洞力学响应[J]. 隧道建设, 2018, 38(1): 22-32.
[11]	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.
[12]	王俊，何川，李栋林，齐春，周晓军. 砂卵石地层地下水对盾构隧道影响的离散元流固耦合分析[J]. 隧道建设, 2016, 36(6): 710-716.
[13]	吴华明，张建纲，于诚，陆海梅. 水泥特性对低碱液体速凝剂的适应性影响[J]. 隧道建设, 2016, 36(5): 537-543.
[14]	鞠向伟，彭海龙，高培伟，姚应征，马爱群，张骏. 适用于隧道混凝土裂缝修补的水性环氧树脂改性砂浆性能研究[J]. 隧道建设, 2016, 36(4): 398-402.
[15]	王庆国, 杨其新, 蒋雅君, 杨娟. 地下工程水环境下三元乙丙橡胶防水卷材微观特性研究[J]. 隧道建设, 2016, 36(3): 270-274.

基于颗粒流的高填黄土明洞加筋减载数值模拟分析

Numerical Simulation of Reinforcement Load Reduction for Highfilled Opencut Tunnel Based on Particle Flow

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