COMSOL 考虑迂曲度影响的幂律浆液盾构隧道管片注浆模型

导语

            

为了探究浆液扩散路径迂曲度对盾构隧道管片注浆效果的影响，以幂律浆液为对象，建立了考虑扩散路径迂曲度的盾构隧道管片注浆渗透扩散模型。

一

迂曲度

迂曲度是描述流体在多孔介质中流动路径曲折程度的参数，它反映了流体实际流动路径长度与直线距离之间的比率。这个概念在多孔介质的流体动力学研究中非常重要，因为它影响着流体的渗透率、电导率和热导率等物理性质。在实际应用中，如岩土工程和医学领域，迂曲度用于评估浆液在地下或生物组织中的扩散效率，进而影响工程设计和治疗效果。

浆液在多孔介质中流动示意图

二

工程背景

1. 控制地面沉降：在盾构施工过程中，由于盾尾与管片之间存在一定的空隙，如果不及时填充，可能会导致地面沉降，影响地面建筑物和地下设施的安全。

2. 防止漏水：通过注浆，可以有效防止地下水和泥浆渗入管片内部，从而保护隧道结构不受水害影响，确保隧道的防水性能。

3. 均匀土压力作用：注浆可以使得土压力均匀作用于管片上，避免因土压力不均导致的管片变形或损坏，提高隧道的整体稳定性。

4. 早期稳定管片：注浆可以加速管片的早期稳定，减少隧道施工过程中的风险，提高施工效率。

5. 提高隧道抗渗性：注浆材料通常具有良好的防水性能，可以有效提高隧道的抗渗性，防止水害对隧道结构的长期影响。

6. 防止管片上浮或下沉：在盾构施工中，由于地质条件和施工技术的差异，可能会导致管片上浮或下沉，壁后注浆可以有效防止这种情况的发生，确保隧道结构的稳定性。

7. 提高隧道质量：通过注浆，可以提高隧道的整体质量，减少后期维护成本，延长隧道的使用寿命。

三

数值模拟结果

01

原始土体孔隙率分布图

被注介质孔隙率的不均匀分布是导致浆液不均匀扩散的主要影响因素。

02

浆液扩散形态

03

迂曲度影响

考虑迂曲度与不考虑迂曲度的扩散半径对比