【摘 要】
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突水涌泥作为隧道施工中最常见的地质灾害之一，其本质是地下水与岩土介质在短时间内大量涌入隧道的复杂流–固耦合过程。提出了一种基于DEM-SPH的两相介质耦合模型与计算方法，即以DEM模拟岩土体变形破坏、以SPH模拟地下水流态演化，两相介质之间通过流–固耦合力建立耦合关系。然后，以吉林省引松供水工程3#TBM隧道突水涌泥灾害为工程依托，开展了突水涌泥灾害演化过程流–固耦合数值模拟。深入分析了固体和流体
【基金项目】
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国家自然科学基金创新研究群体项目（52021005）； 博士后创新人才支持计划（BX20220192）； 中国博士后科学基金资助项目（2022M710082）；
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突水涌泥作为隧道施工中最常见的地质灾害之一，其本质是地下水与岩土介质在短时间内大量涌入隧道的复杂流–固耦合过程。提出了一种基于DEM-SPH的两相介质耦合模型与计算方法，即以DEM模拟岩土体变形破坏、以SPH模拟地下水流态演化，两相介质之间通过流–固耦合力建立耦合关系。然后，以吉林省引松供水工程3#TBM隧道突水涌泥灾害为工程依托，开展了突水涌泥灾害演化过程流–固耦合数值模拟。深入分析了固体和流体介质的演化状态及其体积流速的变化规律，同时监测并记录了突水过程中TBM掘进机刀盘所承受的冲击力和刀盘扭矩，发现了刀盘冲击力在突水瞬间发生陡增、刀盘扭矩随突水过程持续性增大的规律，以数值模拟手段成功地诠释了由于突水涌泥灾害发生造成TBM卡机、无法正常工作的现象。研究结果可为类似TBM突水涌泥灾害的处治提供理论和科学指导。
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