深埋TBM隧洞渗流动态演化机制

针对TBM隧洞动态掘进特征,采用与时间相关的动态边界条件模拟隧洞开挖、管片支护以及豆砾石灌浆等施工过程,结合管片衬砌在高(内、外)水压作用下渗透系数随着充排水过程而不断变化的特点,采用基于立方定理和管片接缝张开度的等效渗透系数来反映结构变形对渗透系数的影响,进而提出管片衬砌的等效耦合模型,并将其在大型有限元软件ABAQUS中进行二次开发得以实现,开展深埋TBM隧洞从施工开挖、管片衬砌支护、充水运行到放空检修全过程周期的仿真模拟分析。研究结果表明:在TBM隧洞动态掘进过程中,洞周孔压先随着开挖掌子面的推进而降低,并在衬砌支护后有所回升,在距离隧洞5倍洞径范围内孔压变化剧烈,开挖影响范围在25倍洞径范围左右;在考虑管片衬砌渗透系数随充水、排水过程的逐渐变化特性后,隧洞渗流场体现了明显的动态变化特征,在充水和排水过程中衬砌外孔压均呈现先减小后增大的规律。