城市泥水盾构隧道泥膜稳定性模拟分析

[目的]由于厦门地铁3号线工程在隧道施工中,泥水盾构段始发端头隧道砂层与海水有贯通联系作用,盾构始发时可能发生涌水、涌泥及地面塌陷事故。故有必要研究城市泥水盾构隧道泥膜的稳定性,以确保施工安全。[方法]采用DEM-CFD(离散元-计算流体动力学)耦合法,构建了模拟不同渗透条件下泥膜成形和渗透过程的数值模型,并通过分析泥浆颗粒的空间分布、泥膜液压变化及力链网络来评估泥膜的抗渗稳定性。[结果及结论]砂粒尺寸和泥浆黏聚力的增加分别抑制和增强了泥膜的形成及其在动态水力载荷下的长期抗渗性和机械稳定性。黏聚力的增加对泥膜成形密度和抗渗稳定性都有提升作用,然而对于粒径较小地层的泥膜抗渗稳定性的提升有限。在砂质地层中,当孔隙较大且黏聚力低时,泥膜易崩坏,但增大黏聚力可有效增强稳定性。因此,通过选配合适的粒径比和泥浆黏聚力,可以提高泥膜的抗渗稳定性以满足工程需求。