水下隧道管片接缝渗漏影响机制的离散元研究

摘要

为研究水下盾构隧道管片接缝在不同渗漏角度及不同压力水头下的渗漏规律，采用PFC^2D颗粒流软件模拟拱顶至拱肩位置在不同水位下的渗漏过程，对渗漏诱发的地层响应进行了研究。结果表明：隧道渗漏初始阶段，仅漏缝周围颗粒间的接触力链断裂减少，失稳发生渗漏，上覆土层未发生扰动；收敛阶段后，接触力链数目增加，形成的较粗接触力链作为骨架，漏缝周围处及漏缝上方形成较粗的接触力链拱，达到稳定状态，漏缝周围形成颗粒稳定拱，砂土表层形成明显的沉降槽。距离漏缝中心线越近，地层表面颗粒沉降越大，形成的沉降槽近似曲线形状。随压力水头的增加，地层表面颗粒沉降量均不断增大，而且位置距离隧道中心越近，其沉降增大的幅度越大。拱顶处发生渗漏，距漏缝中心线0.7D的颗粒沉降位移随埋深增加先增大后减少为0。拱肩处在水位为10 mm工况下颗粒发生竖向最大位移约为拱顶处的2.78倍。拱肩处渗漏到隧道内部的砂土更多，在较高压力水头下发生渗漏更具有不稳定性，在实际工程发生渗漏收敛后，应预防拱肩周围在水位较高情况下发生二次渗漏。

关键词

离散元 / 盾构隧道 / 渗漏机理 / 渗漏位置 / 压力水头