›› 2016, Vol. 37 ›› Issue (12): 3520-3528.doi: 10.16285/j.rsm.2016.12.022

• 基础理论与实验研究 • 上一篇    下一篇

基于土体渗透系数变化的管片荷载流-固耦合解析

宋锦虎1,缪林昌2,高学伸3,张瑞雪1   

  1. 1. 河南城建学院,河南 平顶山 467044;2. 东南大学 岩土工程研究所,江苏 南京 210096; 3. 东南大学建筑设计研究院有限公司,江苏 南京 210096
  • 收稿日期:2014-11-14 出版日期:2016-12-10 发布日期:2018-06-09
  • 作者简介:宋锦虎,男,1984年生,博士研究生,主要从事地下结构支护方面的研究工作。
  • 基金资助:

    国家自然科学基金项目(No.51278099);国家重点基础研究发展计划(973)项目(No.2013CB036003)

Coupled fluid-solid analysis of bearing characteristic of segment based on change of soil permeability coefficient

SONG Jin-hu1, MIAO Lin-chang2, GAO Xue-shen3, ZHANG Rui-xue1   

  1. 1. Henan University of Urban Construction, Pingdingshan, Henan 467044, China; 2. Institute of Geotechnical Engineering, Southeast University, Nanjing, Jiangsu 210096, China; 3. Architects & Engineers Co., Ltd., Southeast University, Nanjing, Jiangsu 210096, China
  • Received:2014-11-14 Online:2016-12-10 Published:2018-06-09
  • Supported by:

    This work was supported by the National Natural Science Foundation of China (51278099) and the National Program on Key Basic Research Project of China (973 Program) (2013CB036003).

摘要: 土体在承载过程中渗透系数会发生变化,因此,在渗流作用下计算管片荷载需考虑土体渗透系数的变化。首先,根据土体渗透系数试验结果,给出了简化的分段孔隙比-渗透系数关系曲线。然后,建立了管片和土体的流-固耦合分析模型,包括渗流模型和力学模型;力学模型中土体分为弹性区和塑性区,其中弹性区根据孔隙比-渗透系数关系曲线进一步分区,从而考虑土体渗透系数变化的影响。最后,通过各分区半径取值将渗流和力学计算之间建立起联系,得到流-固耦合计算方法。计算结果为管片承载设计提供了参考。

关键词: 管片荷载, 流固耦合, 渗透系数, 应力分区

Abstract: Because the soil permeability coefficient can be changed while the soil is under loading, the change of soil permeability coefficient should be considered in the calculation of the segment load. Based on the experimental results of permeability tests, the simplified relationship between the permeability and the void ratio of soil is obtained. The coupled fluid-solid models for the segment and the soil are developed, including the seepage model and the mechanical model. The soil is divided into elastic zone and plastic zone in the mechanical model. The elastic zone can be farther divided into three zones according to the relationship of void ratio and permeability coefficient. So the effect of the change of soil permeability coefficient on the segment loading can be analyzed. The coupled mechanical and hydraulic calculation method is obtained through the radius of different zones; thus the seepage calculation and the stress calculation can be connected. The analysis results can be applied to design of bearing ability of the segment in shield tunneling.

Key words: load of segment, coupled fluid-solid, permeability coefficient, stress partition

中图分类号: 

  • U 455.43

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