›› 2008, Vol. 29 ›› Issue (3): 609-613.

• 基础理论与实验研究 • 上一篇    下一篇

深埋TBM施工输水隧洞结构的三维仿真分析

钟登华,佟大威,王 帅,刘东海   

  1. 天津大学 建筑工程学院,天津,300072
  • 收稿日期:2006-09-25 出版日期:2008-03-10 发布日期:2013-07-19
  • 作者简介:钟登华,男,1963年生,博士,教授,主要从事水利水电工程仿真研究
  • 基金资助:

    国家杰出青年科学基金(No. 50525927)和国家重点基础研究发展计划(973计划)(No. 2007CB714101)资助项目。

Three-dimensional simulation analysis of structure of deep water diversion tunnel with TBM constructing

ZHONG Deng-hua, TONG Da-wei, WANG Shuai, LIU Dong-hai   

  1. School of Civil Engineering, Tianjin University, Tianjin 300072, China
  • Received:2006-09-25 Online:2008-03-10 Published:2013-07-19

摘要: 考虑围岩材料的弹塑性,引入有限元程序中的生死单元,建立了可模拟隧洞开挖过程的围岩三维仿真模型,求得了深埋隧洞围岩变形的分布模式;并在此基础上,采用接触模型和库仑摩擦模型模拟管片接头的非线性连接作用,建立了TBM隧洞管片结构的三维仿真模型,分析在不同工况(施工期、运行期、检修期)、不同围岩类型以及不同衬砌时机下管片的应力应变特征,为输水隧洞的适时衬砌和安全运行提供了依据。

关键词: 输水隧洞, TBM, 数值仿真, 单元生死模型, 接触模型, 库仑摩擦模型

Abstract: Considering the elastoplasticity of surrounding rock, and introducing into the birth and death elements in the finite element program, a 3-D simulation model of surrounding rock which can simulate the boring process is established; and the distortion model of surrounding rock of deep tunnel is obtained. Based on the distortion model of surrounding rock, and adopting the contact model and Coulomb friction model to simulate the nonlinear connecting effect of segment joint, a 3-D simulation model of TBM tunnel segment structure is given to analyze its stress and strain characters during different working stages (construction stage, application stage, overhaul stage), different rock types and different lining times. The results can provide the basis for water diversion tunnel’s timely lining and safe running.

Key words: water diversion tunnel, TBM, numerical simulation, element birth and death model, contact model, Coulomb friction model

中图分类号: 

  • U 451
[1] 翟淑芳,周小平,毕 靖, . TBM滚刀破岩的广义粒子动力学数值模拟[J]. , 2018, 39(7): 2699-2707.
[2] 刘泉声,赵怡凡,张晓平,孔晓璇. 灰岩隧道掘进机隧道点荷载试验评价岩石强度方法的研究与探讨[J]. , 2018, 39(3): 977-984.
[3] 吴圣智,王明年,于 丽,刘大刚,黄群伟, . TBM隧道回填层-管片受力特征模型试验研究[J]. , 2018, 39(11): 3976-3982.
[4] 陈卫忠,马池帅,田洪铭,杨建平,. TBM隧道施工期岩爆预测方法探讨[J]. , 2017, 38(S2): 241-249.
[5] 马池帅,陈卫忠,田洪铭,杨建平,. 基于TBM掘进参数的岩石强度估算方法探讨[J]. , 2017, 38(S2): 295-303.
[6] 刘京铄,曹 平,范金星,张春阳,汪文萍,刘 斌,. 不同双向侧压作用下TBM滚刀侵入破岩特征及效率研究[J]. , 2017, 38(6): 1541-1549.
[7] 朱泽奇,盛 谦,程红战,李建贺,卞晓曼. 基于直接生成法的土石混合体三维随机模型构建与数值仿真研究[J]. , 2017, 38(4): 1188-1194.
[8] 罗 滔,OOI E T,CHAN A H C,傅少君,. 一种模拟堆石料的二维多边形离散单元法及程序[J]. , 2017, 38(3): 883-892.
[9] 黄 兴,刘泉声,彭星新,雷广峰,魏 莱,. 引大济湟工程TBM挤压大变形卡机计算分析与综合防控[J]. , 2017, 38(10): 2962-2972.
[10] 冀佩琦,张晓平,张 旗, . 延脆性变化对隧道掘进机刀具破岩过程及其破坏模式影响的颗粒元模拟分析[J]. , 2016, 37(S2): 724-734.
[11] 刘泉声,潘玉丛,孔晓璇,刘建平,时 凯,崔先泽,黄诗冰,. TBM滚刀贯入过程中泥岩破坏特征试验研究[J]. , 2016, 37(S1): 166-174.
[12] 程建龙,杨圣奇,李学华,潘玉丛,赵维生,田文岭,. 位移释放率对双护盾TBM护盾压力的影响研究[J]. , 2016, 37(5): 1399-1407.
[13] 谭 青 ,易念恩 ,夏毅敏 ,朱 逸 ,张旭辉 ,林赉贶 , . 全断面岩石掘进机滚刀最优刀间距计算公式研究[J]. , 2016, 37(3): 883-892.
[14] 蔡 灿 ,伍开松 ,廉 栋 ,袁晓红,. 单齿冲击作用下破岩机制分析[J]. , 2015, 36(6): 1659-1666.
[15] 张子新 ,张 帆 , . 软土地层TBM开挖面支护压力计算模型及可视化[J]. , 2015, 36(11): 3193-3200.
Viewed
Full text


Abstract

Cited

  Shared   
  Discussed   
[1] 李英勇,张顶立,张宏博,宋修广. 边坡加固中预应力锚索失效机制与失效效应研究[J]. , 2010, 31(1): 144 -150 .
[2] 黄强兵,彭建兵,邓亚虹,范 文. 西安地铁2号线隧道穿越地裂缝带的设防参数[J]. , 2010, 31(9): 2882 -2888 .
[3] 李秀珍,王成华,邓宏艳. DDA法和Fisher判别法在潜在滑坡判识中的应用比较[J]. , 2011, 32(1): 186 -192 .
[4] 孔祥兴,夏才初,仇玉良,张丽英,龚建伍. 平行小净距盾构与CRD法黄土地铁隧道施工力学研究[J]. , 2011, 32(2): 516 -524 .
[5] 王振红,朱岳明,武圈怀,张宇惠. 混凝土热学参数试验与反分析研究[J]. , 2009, 30(6): 1821 -1825 .
[6] 吉武军. 黄土隧道工程问题调查分析[J]. , 2009, 30(S2): 387 -390 .
[7] 陈力华 ,林 志 ,李星平. 公路隧道中系统锚杆的功效研究[J]. , 2011, 32(6): 1843 -1848 .
[8] 赵明华,雷 勇,张 锐. 岩溶区桩基冲切破坏模式及安全厚度研究[J]. , 2012, 33(2): 524 -530 .
[9] 王 宇 ,贾志刚 ,李 晓 ,汪 灿 ,余宏明 . 边坡模糊随机可靠性分析的模糊点估计法[J]. , 2012, 33(6): 1795 -1800 .
[10] 谭忠盛 ,李 健 ,卓 越 ,张 鹏 . 无纺布对海底隧道衬砌防水作用的试验研究[J]. , 2012, 33(7): 1927 -1932 .