近日，同济大学工程风险研究团队张冬梅教授和陈辉浩博士生等在《Transportation Geotechnics》期刊上发表了题为“Multiscale responses of gap-graded soil under the combined effect of train vibration and seepage erosion”的研究论文，报道了列车振动与渗流侵蚀共同作用下间断级配土体的多尺度响应的最新研究成果。

砂土地层中的盾构隧道渗漏水导致的水土流失，易引发土体物理力学性质发生改变，威胁隧道结构及周边环境安全，且列车振动的周期性荷载作用引起的隧道结构周围水土动态响应过程复杂，列车振动对渗流侵蚀的发展演化过程的作用机理尚不清楚。为了研究列车振动和渗流侵蚀共同作用下的间断级配砂土力学响应，本研究采用了耦合计算流体动力学和离散元方法（CFD-DEM），研究在不同振动频率（10Hz、30Hz、50Hz）和不同振幅（0.1mm、0.2mm、0.4mm）下，间隙级配土在渗流侵蚀过程中的演化规律。

论文基本思路如下： 首先，基于耦合CFD-DEM 方法（图1），并通过解析解和模型实验对数值参数进行验证（图2）。然后，基于模型参数和列车振动监测数据，进行了10组间断级配土的渗流侵蚀单元尺度模型实验（图3）。最后，通过质量损失（图4）、细颗粒分布（图5）、接触力的演变以及粗颗粒孔隙结构的演变（图6），研究了间断级配土在渗流侵蚀过程中受到不同振动频率和振幅影响的宏观和微观响应，揭示了列车振动对渗流侵蚀中土壤颗粒行为的影响机制。本研究有助于理解列车振动作用下土体渗流侵蚀过程中颗粒响应机制，也为盾构隧道的灾害预防提供理论依据。

图1 CFD-DEM耦合框架

(a)单球颗粒沉降速度曲线                                             (b)相对侵蚀比R曲线

图2 模型参数验证

(a) 固结                                                        (b) 渗流侵蚀

图3 模型试验

图4 累计质量流失

图5侵蚀前后沿高度 Z 方向细颗粒分布

1. Different frequencies atA=0.4mm

2. Different amplitudes at f=50Hz

图6每种接触中的强接触百分比（A=0.4mm 或者 f=50Hz)

第一作者&通讯作者

张冬梅 教授

主要从事盾构隧道渗流侵蚀演化机理、隧道结构安全评价与控制、隧道结构韧性提升理论等领域研究

邮箱：dmzhang@tongji.edu.cn

第二作者

陈辉浩 博士研究生

主要从事盾构隧道渗流侵蚀演化机理与控制研究

邮箱：2210358@tongji.edu.cn

第三作者

谢小创 博士后

主要从事盾构隧道渗流侵蚀演化机理与多场多相耦合模拟方法研究

邮箱：xiexc@tongji.edu.cn

第四作者

陈思睿 博士研究生

主要从事盾构隧道渗流侵蚀防控研究

邮箱：dancychen@tongji.edu.cn

第五作者

陈兆庚 博士研究生

主要从事渗流侵蚀条件下盾构隧道结构灾变智能诊断及防控研究

邮箱：2211055@tongji.edu.cn

文献格式

Zhang, D. M., Chen, H. H., Xie, X. C., Chen, S. R., Chen, Z. G., & Li, J. P. (2025). Multiscale responses of gap-graded soil under the combined effect of train vibration and seepage erosion. Transportation Geotechnics, 101669.

原文链接与二维码：

https://doi.org/10.1016/j.trgeo.2025.101669

撰稿：陈辉浩