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1、中国科技论文在线http://www.paper.edu.cn#合肥砂土盾构过程数值模拟与检验1,21,21,21,2**丁彬，武文安，朱大勇，卢坤林（1.合肥工业大学土木与水利工程学院，安徽合肥230009；52.土木工程结构与材料安徽省重点试验室，合肥230009）摘要：从离散元的角度模拟分析盾构施工，把土体分成土颗粒进行模拟，根据离散元理论，以PFC2D为平台，编写盾构过程数值模拟程序，根据实验砂土试样（合肥砂土）的室内三轴试验和模拟双轴试验对比结果，设置数值模拟参数，开展合肥盾构地表沉降和土压力的研10究，再现盾构过程中的土体应力和土体
2、沉降的变化，通过同尺寸的物理模型进行验证。结果表明：基于散体材料理论的PFC2D能够很好地展现盾构过程中中间断面的沉降和应力变化，为深入分析盾构问题提供了一个很好的数值途径。关键词：盾构施工；物理模型试验；PFC2D；数值模型试验中图分类号：TU41115NumericalsimulationandModeltestofshieldtunnelingprocessinHefeicity1,21,21,21,2DINGBin,WUWenan,ZHUDayong,LUKunLin(1.SchoolofCivilEngineering,HefeiUn
3、iversityofTechnology,Hefei,Anhui230009,China;202.AnhuiKeylaboratoryofCivilEngineeringandMaterial,Hefei,Anhui230009,China)Abstract:Accordingtothetheoryofdiscreteelement,thenumericalsimulationprogramofshieldtunnelingprocessiswrittenwithPFC2Dastheplatformbydivingthesoilintosoil
4、particlesforsimulation.Accordingtotheresultsoflaboratorytriaxialtestandsimulatedbiaxialtestofsandsamples(Hefeisand),wesetthenumericalsimulationparametersinordertocarryoutthestudyofsurface25settledsadsadsamentandearthpressureofshieldtunnelinginHefeiandreproducethechangNumeric
5、alsimulationandModeltestofshieldtunnelingprocessinHefeicityesofsoilstressandsoilsettlementduringtheshieldprocess.TheNumericalmodelwasvalidatedbythesamesizephysicalmodel.TheresultsshowthatthePFC2Dbasedonthebulkmaterialtheorycanwellshowthesettlementandstressvariationofthemiddl
6、esectionduringtheshieldprocess,whichprovidesagoodnumericalmethodfor30thefurtheranalysisofshieldproblems.Keywords:shieldconstruction;physicalmodeltest;PFC2D;numericalmodeltest0引言盾构施工经常穿越性质不同的土层，地表沉降规律和土压力变化规律随穿越土层土性的35改变也会产生相应的变化。盾构施工技术由于具有环境影响小、施工安全性高以及地层适应强等优点，已经成为城市地铁及隧道修建
7、的主要方法。盾构掘进过程中引起的地层扰动一直是工程人员的研究重点，同时也取得了一系列成果。[1]R.B.Peck在当时大量隧道开挖引起的地表沉降实测资料的基础上，系统地提出了地层损失[2]的概念和估算隧道开挖引起地表下沉的实用方法。CaiF详细研究了在软土中进行圆形孔洞[3]40开挖时，开挖面的稳定性。江英超在砂土地层中盾构施工的室内掘进试验中分析了地层沉降形态和衬砌结构上土压力的分布形态，发现衬砌结构上的土压力分布类似于上下端为长半[4]轴、左右端为短半轴的椭圆形。朱才辉进一步在数值模拟仿真过程中加入理论及经验公式预测，首先基于Rowe等提出
8、的“间隙参数”概念，对“间隙参数”进行相应的修正，再基于基金项目：高等学校博士学科点专项科研基金资助课题（20130111130002）作者简介：丁彬
