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现代隧道技术 2024, Vol. 61 Issue (3) :131-140    DOI:
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高水压作用下衬砌管片构件氯离子侵蚀数值模拟研究
(1.中铁第四勘察设计院集团有限公司,武汉 430063;2.西南交通大学 交通隧道工程教育部重点实验室,成都 610031;3.第三代建项目部,成都 610031)
Study on Numerical Simulation of Chloride Ion Erosion of Lining Segment Components under the Action of High Hydraulic Pressure
(1. China Railway Siyuan Survey and Design Group Co., Ltd., Wuhan 430063; 2. Key Laboratory of Transportation Tunnel Engineering,Ministry of Education, Southwest Jiaotong University, Chengdu 610031; 3. 3rd Agent Construction Project Department)
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摘要 为探究高水压作用下氯离子在管片结构中的运移与分布规律,明确外水压条件、氯离子浓度、孔隙水压力、侵蚀时间等因素对衬砌管片侵蚀规律的影响,以青岛胶州湾第二海底隧道为依托工程,采用COMSOL Multiphysics?有限元平台建立高水压作用下饱和-非饱和条件衬砌管片的氯离子侵蚀运移数值模型,采用结构力学模块(solid)、桁架模块(truss)以及多孔介质稀物质传递模块(tds)和理查兹方程模块(dl)模拟管片模型构件在压弯荷载、高水压和离子浓度耦合作用下的氯离子侵蚀规律。结果表明:高水压作用下氯离子在管片构件中的对流作用主要受水头控制,而扩散作用主要受浓度梯度影响,可将氯离子浓度-深度曲线分为对流水平
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陈立保1 封 坤2 孙文昊1 邢文杰2 潘 瑾2 耿珺洋2 王俊玲3
关键词海底盾构隧道   管片   耦合作用   氯离子侵蚀   高水压     
Abstract: In order to investigate the migration and distribution pattern of chloride ions in segment structure, and de? termine the impact of the factors such as external hydraulic pressure conditions, chloride ion concentration, pore water pressure and erosion time on the erosion pattern of lining segment, the Jiaozhou Bay 2nd subsea tunnel in Qingdao is used as an example in this study. The numerical model for chloride ions erosion and migration in lining segment in saturated and non-saturated conditions under the action of high hydraulic pressure is created by using the COMSOL Multiphysics? finite element platform. The structural mechanics module (solid), truss module (truss), porous media dilute substance transfer module (tds) and Richards equation module (dl) are used to simulate the chloride ions erosion pattern of segment model component under the coupling action of bending load, high hydraulic pressure and chloride ion concentration. As the results indicate: The convection of chloride ions in a segment component under the action of high hydraulic pressure is mainly controlled by the water head, while their diffusion is mainly affected by concentration gradient. The chloride ion concentration-depth curve can be divided into the convection segment,transition segment and diffusion segment.
KeywordsSubsea shield tunnel,   Lining segments,   Coupling,   Chloride ion erosion,   High hydraulic pressure     
基金资助:国家重点研发计划(2021YFB2600900);国家自然科学基金(51878569, 52078430).
作者简介: 陈立保(1979-),男,硕士,正高级工程师,主要从事隧道设计研究工作,E-mail:58500464@qq.com. 通讯作者:封 坤(1983-),男,博士,教授,主要从事隧道与地下工程方面的研究和教学工作,E-mail: windfeng813@163.com.
引用本文:   
陈立保1 封 坤2 孙文昊1 邢文杰2 潘 瑾2 耿珺洋2 王俊玲3 .高水压作用下衬砌管片构件氯离子侵蚀数值模拟研究[J]  现代隧道技术, 2024,V61(3): 131-140
CHEN Libao1 FENG Kun2 SUN Wenhao1 XING Wenjie2 PAN Jin2 GENG Junyang2 WANG Junling3 .Study on Numerical Simulation of Chloride Ion Erosion of Lining Segment Components under the Action of High Hydraulic Pressure[J]  MODERN TUNNELLING TECHNOLOGY, 2024,V61(3): 131-140
链接本文:  
http://www.xdsdjs.com/CN/      或     http://www.xdsdjs.com/CN/Y2024/V61/I3/131
 
没有本文参考文献
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