透明砂土模型

刀盘振动对隧道面稳定性的影响机制研究

刘孟波 · 肖军华 · 廖少明 · Liu, Zhiyong · He, Junzuo · Men, Yanqing · Sun, Jiacheng

Underground Space (China) 2025

参数信息

极限支护压力

0.20 γD

破坏楔宽度增量（松砂）

5.75 %

破坏楔宽度增量（密砂）

35.66 %

技术优势

能看见内部破坏

透明土配合粒子图像测速（PIV）技术，可直接观测隧道面位移场和破坏模式，无需开挖暴露断面。

可以复现刀盘振动

模型内置可移动激振器，能精确控制振动幅值和频率，模拟不同工况下的刀盘振动。

量化振动削弱效应

试验直接测得振动导致的支护压力增加，给出0.20γD对0.08γD~0.09γD的定量结果，可供设计参考。

揭示土拱失效

试验发现密砂静载时能形成自稳土拱，动态卸载下则无法形成长期稳定土拱，解释振动削弱机制。

应用场景

• 盾构隧道：指导卵石地层盾构推进时对支护压力的动态补偿设计。
• 隧道工程：为振动敏感地层中隧道开挖面加固方案提供试验依据。
• 岩土模型试验：展示透明土与PIV结合观测动力开挖面破坏的可行方法。