基于水气二相流固耦合土层注气变形规律研究

为应对地铁联络通道施工过程中所面临的透水事故风险,在调研气压沉箱法和气压新奥法的基础上提出了气压隔水施工工艺。基于Biot固结理论、van Genuchten模型、达西定律和连续性定理建立了应力场、渗流场和相场耦合理论模型,提出了一种van Genuchten模型参数和Biot固结系数反演方法,通过气压隔水可行性试验渗水量数据成功还原了试验粉土样相关参数。通过数值模拟研究了粉土层注气后的空气扩散面积和地表沉降量规律。研究表明:①空气扩散面积随注气压力的增加而线性增加,地表隆起量则在注气压力>1.7倍静水压力后趋于平缓;②在粉土地层条件下,以一般地铁联络通道断面面积16m2为例,埋深由10m增加至50m,土层注气后的地表隆起量由6mm线性增加至42mm。