PofoliaPofolia ile paylaşıldı

Tunnelling and Underground Space Technology· 2026Q1

CFD-DEM-FEM Yöntemi Tünel Sızma Erozyonunu ve Mekanik Tepkisini Ortaya Koyuyor

Investigating tunnel seepage erosion and induced structural mechanical response using CFD-DEM-FEM method

Chuang Zhou, Zhen‐Yu Yin, Jian-gu Qian, Zi‐Bo Du ve diğerleri

Kısa özet

Yeni bir CFD-DEM-FEM modeli, tünellerde sızma erozyonunu simüle ederek çatlak genişliğine göre üç erozyon modu belirliyor ve çatlakların tünel tepesinden tabanına doğru kaymasının astardaki çekme gerilimini ve hasar potansiyelini artırdığını gösteriyor.

Yapay zekâ ile başlık ve abstract'tan üretildi; tam metin okunmaz.

Ana noktalar

  • Tünel sızma erozyonunu ve yapısal tepkisini simüle etmek için bir CFD-DEM-FEM çerçevesi geliştirilmiştir.
  • Çatlak genişliğine göre üç farklı erozyon modu belirlenmiştir.
  • Çatlak konumu, erozyon bölgesinin mekansal yayılımını önemli ölçüde etkiler.
  • Artan gömülme derinliği ve yeraltı suyu seviyesi toprak kaybını yoğunlaştırır.
  • Çatlakların tünel tepesinden tabanına doğru kayması, çevredeki toprağın yük transfer kapasitesini azaltarak kaplamada daha yüksek çekme gerilimlerine ve hasar potansiyeline yol açar.

Yapay zekâ ile başlık ve abstract'tan üretildi; tam metin okunmaz.

Özet (abstract)

Seepage erosion, induced by groundwater infiltrating surrounding soils through cracks between tunnel segments, poses a significant threat to the long-term stability of underground tunnels. However, the evolution of erosion and its influence on tunnel mechanical behavior remain insufficiently understood. This study presents a macro–micro numerical investigation of tunnel erosion using a coupled CFD‑DEM-FEM (computational fluid dynamics-discrete element method- finite element method) framework. The CFD‑DEM model is used to capture soil particle migration, seepage flow, and microscopic force-chain evolution, while the resulting particle-structure interaction forces are transferred to an FEM model to evaluate the mechanical response of the tunnel lining. Parametric analyses are conducted to examine the effects of crack width, crack position, tunnel burial depth, and groundwater level on soil mass loss, surface displacement, particle migration trajectories, and micro-scale force chains. The results show that three distinct erosion modes can be identified according to crack width. Variations in crack position significantly modify the spatial extent of the erosion zone, while increased burial depth and groundwater level intensify soil loss. Structural analysis further indicates that when the crack location shifts from the tunnel crown toward the invert, the ability of the surrounding soil to transfer overburden pressure gradually decreases, leading to higher tensile stresses and a greater potential for structural damage. Overall, the study provides a qualitative understanding of the coupled evolution of seepage erosion and tunnel mechanical response, offering insights into the mechanisms of tunnel deterioration in sandy soils and potential strategies for mitigating erosion‑induced tunnel failures.

Yazarların özeti; kaynağından alınmıştır. Tunnelling and Underground Space Technology, 2026 · DOI ↗

ÇıkarımlarUygulamada
Makaleye SorUygulamada

Devamı Pofolia uygulamasında

Çıkarımlar ve makaleye soru sorma; ilgi alanına göre her gün yeni özetler. Ücretsiz.

Web'de giriş yaparak aç

Alan: İnşaat ve Yapı Mühendisliği

Civil and Structural EngineeringEngineering