压气法盾构仓内气压与围岩气-液两相流相互作用模型研究OA北大核心CSTPCD

压气法盾构施工技术在水下隧道修建中具有显著优点,但缺乏理论分析模型。基于质量守恒和理想气态方程,建立了盾构土仓内气压与压缩气体进出流量关系的理论模型,通过掌子面动态气压边界,将其与考虑气-液两相流的围岩数值模型耦合,形成盾构仓内气压与围岩气-液两相流相互作用模型。基于现场数据验证了模型的有效性,分析了停机情况下压气法土仓压力影响因素,主要结论如下:土仓压力随压缩空气的注入先增大后降低并趋于平稳,空气注入速率增大,土仓压力峰值和平稳值相应增大。土仓内压缩空气可减小土仓压力波动速率和幅度,空气体积越大,效果越好;压气法宜在渗透系数较小的地层中使用,地层渗透系数越大,对压缩空气的约束能力越小,甚至出现贯通至地表的空气排出通道。渗透系数较大地层中,突然停止空气注入,可能导致土仓压力快速下降和地下水涌入,危及施工安全。