Auf Verkehrswegen in westlichen Bergregionen sind Bergtunnel leicht den Auswirkungen von Schlammlawinen ausgesetzt, wobei die offenen Bauwerke an Ein- und Ausgängen besonders stark beschädigt werden. Der Schadensmechanismus von Schlammlawinen auf die offenen Bauwerke von Tunneln ist jedoch noch unklar, die Schwierigkeit liegt in der Koordination der Beschreibung der hydrodynamischen Reaktion der Schlammlawinen und der festen Schadensreaktion der offenen Bauwerke. Zu diesem Zweck wurde eine gekoppelte Euler-Lagrange-Zahlenmethode entwickelt, die das Bingham-Modell zur Beschreibung der hydrodynamischen Eigenschaften der Schlammlawinen und ein Betonplastizitätsschadensmodell zur Beschreibung der Spannungs-Dehnungs-Beziehung der offenen Bauwerke verwendet. Durch die Simulation eines realen Schadensfalls am Futang-Tunnel wurde die Verformungs- und Schadensregelung der offenen Bauwerke unter dem Einfluss von Schlammlawinen erläutert. Die Simulationsergebnisse zeigen, dass die Anprallkraft an der strömungszugewandten Seite proportional zum Quadrat der Aufprallgeschwindigkeit ist, und der Schaden am offenen Bauwerk hauptsächlich während des Spitzenwerts der Anprallkraft entsteht. Die größte Verschiebung tritt an der Stirnwand auf der strömungszugewandten Seite auf, mit längsachsengerichteten Zugrissen auf der inneren Auskleidungsoberfläche und abblätternden Schäden auf der äußeren Oberfläche. Mit zunehmender Aufprallgeschwindigkeit und Fließgrenzspannung der Schlammlawine verschlimmern sich die Schäden, Risse erstrecken sich schräg über den Strömungsquerschnitt hinaus und können zu Instabilität und Versagen der Auskleidung führen. Im Vergleich zum Seitenaufprall kann der Aufprall auf die Decke den Schadensgrad und die Empfindlichkeit gegenüber der Aufprallgeschwindigkeit deutlich reduzieren. Die obigen Ergebnisse zeigen, dass zur Verbesserung der Schlammlawinen-Disaster-Management-Fähigkeit in Tunnelprojekten Chinas vor Ort die Entwicklungsposition und Zusammensetzung der Schlammlawinen untersucht, Gegenmaßnahmen zur Verringerung der Aufprallgeschwindigkeit ergriffen und die Anprallstelle durch räumliche Beziehung zwischen Tunnel und Berg gelenkt werden sollten, um Schäden durch Schlammlawinen zu reduzieren.

Schlammlawine; offener Tunnel; Auskleidungsschaden; CEL-Methode; Aufprallkraft