盾构开挖面泥水劈裂离心模型试验相似性分析及验证

作     者：罗维平 李福豪 袁大军 朱合华 LUO Weiping;LEE Fook Hou;YUAN Dajun;ZHU Hehua

作者机构：北京交通大学城市地下工程教育部重点试验室北京100044 同济大学地下建筑与工程系上海200092 新加坡国立大学土木与环境工程学院新加坡117576 

出 版 物：《岩土工程学报》 (Chinese Journal of Geotechnical Engineering)

年 卷 期：2024年第46卷第9期

页      面：1919-1927页

核心收录：

学科分类：081401[工学-岩土工程] 08[工学] 0814[工学-土木工程] 

基　　金：博士后创新人才支持项目(BX20240260) 山东省重点研发项目(2021CXGC010209) 国家自然科学基金面上项目(52278389) 

主　　题：相似性分析 泥水劈裂 离心模型试验 无量纲数 盾构开挖面 

摘      要：土工离心试验能够在小比尺模型中还原真实的应力场,为探明盾构开挖面泥水劈裂现象提供了一种有效的研究手段。盾构泥水劈裂涉及土体、泥水、隧道等多方面因素的相互作用,尤其多种流体的存在使得模型试验中量纲分析、试验参数缩放和数据解释更加复杂化,如何确定合理的相似比例是泥水劈裂离心模型试验成功的关键前提。在阐明盾构泥水劈裂基本物理过程的基础上,提出了基于无量纲数的模型试验相似性分析方法,通过Butterfield量纲分析法建立了应用于土工离心机模拟盾构泥水劈裂的“隧道-土-泥水系统相似性试验设计体系。该体系从尺寸、材料、无量纲数、时间等多方面保障了模型系统与原型系统的相似性,从而可以准确还原真实的盾构泥水劈裂物理过程。最后,通过开展盾构开挖面泥水劈裂离心模型试验,进一步验证本文提出的相似性准则。研究结果对泥水劈裂物理模拟的相似性分析具有一定的参考意义。