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现代隧道技术 2025, Vol. 62 Issue (5) :225-    DOI:
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间断级配砂层盾构隧道潜蚀发展规律试验研究#br#
(1.同济大学土木工程学院地下建筑与工程系,上海 200092;
2.同济大学 土木工程防灾减灾全国重点实验室,上海 200092)
Experimental Study on the Development Law of Suffusion in Shield Tunnels within Gap-graded Sandy Strata
(1. Department of Geotechnical Engineering College of Civil Engineering, Tongji University, Shanghai 200092;
2. State Key Laboratory of Disaster Reduction in Civil Engineering, Tongji University, Shanghai 200092)
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摘要 间断级配砂土地层盾构隧道在运营期间面临管片接缝渗漏风险,渗漏水会携带细小土颗粒脱离粗颗粒骨架进入隧道内部,引发地层潜蚀,但其发展演化规律以及对地层稳定性和隧道结构的影响机制尚不明确。因此,采用自主研发的可视化盾构隧道地层潜蚀试验系统,结合水土压力动态监测与流失量定量采集,综合研究潜蚀全过程特征及其影响。试验选用细颗粒含量为35%的间断级配砂土,渗漏孔的直径设定为小于2倍粗颗粒粒径,并以20 kPa恒定渗流水压为边界条件诱发潜蚀。试验结果表明,潜蚀过程中砂土流失速率在初始阶段达到峰值后逐渐衰减并最终停止流失,而渗漏水速率则持续递增;地层潜蚀先由渗漏孔附近开始,逐步扩展形成“U”型潜蚀区,并伴随地层变形及地表沉降;潜蚀开始后,隧道环向各部位压力均出现下降,隧道顶部地层细颗粒显著流失,压力下降约70%,可能导致隧道结构上浮及横向收敛变形。
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作者相关文章
陈思睿1 张冬梅1
2 谢小创1 张学亮1
关键词盾构隧道   渗流侵蚀   潜蚀   模型试验     
Abstract: For shield tunnels constructed in gap-graded sandy soils are subject to a significant risk of segment joint leakage during operation. Seepage flow may transport fine soil particles away from the coarse-grained skeleton into the tunnel interior, resulting in suffusion. However, the developmental mechanism of suffusion and its influence on ground stability and tunnel structure remain unclear. In this study, a self-developed visualized test system for tunnel suffusion was employed, coupled with dynamic monitoring of water and soil pressures and quantitative measurement of soil loss, to investigate the characteristics and impacts of the entire suffusion process. A gap-graded sand with 35% fines content was selected. The leakage hole diameter was set to less than twice the coarse particle size, and a constant hydraulic head of 20 kPa was applied to induce suffusion. Test results show that the soil loss rate reaches a peak at the initial stage and gradually decreases until particle migration ceases, while the seepage discharge continuously increases. The suffusion initiates near the leakage hole and progressively expands to form a U-shaped erosion zone, accompanied by stratum deformation and surface settlement. After suffusion onset, circumferential loads around the tunnel decrease, with approximately 70% reduction observed above the tunnel due to severe fines loss, which may lead to tunnel uplift and lateral convergence deformations.
KeywordsShield tunnel,   Seepage erosion,   Suffusion,   Model test     
基金资助:国家自然科学基金(52238010,52408436);国家重点研发计划课题(2022YFC3800905);上海市白玉兰人才计划浦江项目(23PJD104).
作者简介: 陈思睿(2000-),男,博士研究生,主要从事盾构隧道周边土体渗流侵蚀方面研究,E-mail:dancychen@tongji.edu.cn.
引用本文:   
陈思睿1 张冬梅1, 2 谢小创1 张学亮1 .间断级配砂层盾构隧道潜蚀发展规律试验研究#br#[J]  现代隧道技术, 2025,V62(5): 225-
CHEN Sirui1 ZHANG Dongmei1, 2 XIE Xiaochuang1 ZHANG Xueliang1 .Experimental Study on the Development Law of Suffusion in Shield Tunnels within Gap-graded Sandy Strata[J]  MODERN TUNNELLING TECHNOLOGY, 2025,V62(5): 225-
链接本文:  
http://www.xdsdjs.com/CN/      或     http://www.xdsdjs.com/CN/Y2025/V62/I5/225
 
没有本文参考文献
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