發(fā)布時(shí)間：2025-06-05 23:53

　　 研究目的:重載鐵路隧道隧底結(jié)構(gòu)較普通鐵路受到更大的動(dòng)力作用,列車動(dòng)載-地下水耦合作用下隧底軟弱圍巖將發(fā)生劣化,甚至形成脫空,引發(fā)基地下沉、翻漿冒泥等一系列隧底病害。本文采用CFD-DEM耦合分析方法研究列車動(dòng)載-地下水耦合作用下重載鐵路隧道隧底軟弱砂性土圍巖劣化及脫空規(guī)律,為重載鐵路隧道設(shè)計(jì)、施工及病害治理提供參考。研究結(jié)論:(1)列車動(dòng)載-地下水耦合作用下隧底附近圍巖細(xì)顆粒向兩側(cè)遷移流失,仰拱-圍巖接觸面形成局部脫空;(2)列車動(dòng)載-地下水耦合作用下仰拱-圍巖接觸壓力逐漸減小,隧底結(jié)構(gòu)受力劣化,軌線位置最為明顯;(3)列車軸重和行駛速度的增加將加速隧底圍巖脫空及劣化的發(fā)展;(4)本研究成果可用于優(yōu)化重載鐵路隧道隧底結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),減少隧底病害,提高隧道的耐久性。

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

圖1 PFC3D模型

圍巖和隧底結(jié)構(gòu)分別采用線性模型和平行黏結(jié)模型，PFC3D模型物理力學(xué)特性受顆粒尺寸和組裝方式影響，采用三軸壓縮和拉伸數(shù)值模型試驗(yàn)進(jìn)行圍巖和隧底結(jié)構(gòu)細(xì)觀參數(shù)標(biāo)定。圍巖細(xì)觀參數(shù):有效模量、剛度比、摩擦系數(shù)分別為0.25GPa、1.5、0.4，隧底建筑材料細(xì)觀參數(shù)如表2所示。2.3....

圖2 OpenFOAM模型

建立的OpenFOAM模型如圖2所示。將仰拱-圍巖接觸面以及隧底結(jié)構(gòu)兩側(cè)圍巖表面設(shè)置為地下水出入口，其余邊界均無地下水流動(dòng)。模擬過程中假定隧底地下水流動(dòng)狀態(tài)受隧底結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制，即地下水與隧底結(jié)構(gòu)保持緊密接觸，地下水流動(dòng)速度與隧底結(jié)構(gòu)振動(dòng)速度保持一致。為了更加精確地描述隧底水流狀....

圖3 測點(diǎn)布置

考慮列車軸重、行駛速度對隧底圍巖脫空劣化的影響規(guī)律，分別設(shè)置5種工況進(jìn)行計(jì)算:行駛速度80km/h、軸重27t、無水;行駛速度80km/h，軸重25t、27t、30t，有水;行駛速度100km/h、軸重27t、有水。3結(jié)果分析

圖4 圍巖表面形態(tài)

列車軸重27t、行駛速度80km/h時(shí)，CFD-DEM耦合計(jì)算10000步后(后續(xù)計(jì)算均循環(huán)10000步)，有水、無水條件下隧底圍巖表面形態(tài)如圖4所示。無水條件下，列車動(dòng)載作用后隧底結(jié)構(gòu)和圍巖接觸良好，列車動(dòng)載-地下水耦合作用后仰拱-圍巖接觸面形成局部脫空。列車動(dòng)載作用前....

本文編號：4049467