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第三系泥岩蠕变特性及隧道长期稳定性研究
| 论文题名： | 第三系泥岩蠕变特性及隧道长期稳定性研究 |
| 关键词： | 铁路隧道;第三系泥岩;蠕变特性;稳定性 |
| 摘要： | 随着我国交通事业的发展，岩土工程的建设规模和范围不断扩大，遇到了性质介于土和岩石两者之间的岩土体。国内最近修建的桃树坪隧道、胡麻岭隧道、中条山隧道等都穿越第三系地层，第三系地层的性质介于土和岩石之间，胶结较弱、遇水软化，围岩具有自稳时间短、变形大、流变特征明显的特点，会给工程带来很大的风险，因此研究第三系地层十分有意义。 本文以蒙华铁路中条山隧道工程为依托，针对第三系泥岩的蠕变特性及其对隧道长期稳定性的影响问题，通过室内试验、理论分析、数值模拟等方法进行研究，进行了第三系泥岩的物理力学性质试验、单轴蠕变试验，研究了第三系泥岩的蠕变特性，获得了第三系泥岩的基本物理力学参数和蠕变本构模型参数。通过解析计算分析了中条山隧道的粘弹性解析解，采用FLAC3D数值模拟分析了流变对隧道围岩长期稳定性的影响，计算了不同工况下的变形和安全系数。取得的主要结论和成果如下: (1)第三系泥岩在自然状态下的单轴强度离散性较大，饱和状态下的单轴强度离散性较小，且软化效果明显。 (2)应力水平较低时，泥岩的蠕变为稳态蠕变;应力水平较高时，泥岩的蠕变属于非稳态蠕变，并最终导致破坏。稳态蠕变速率和应力水平两者取对数后呈线性关系。结合等时曲线和平均蠕变速率曲线，确定了长期强度范围。除加速蠕变阶段外，对蠕变曲线用Burgers模型进行拟合，效果良好。 (3)根据解析计算，围岩与支护结构的相互作用力随着时间的增加不断增大，增速逐渐变小，但应力到100年时尚未稳定。安全系数随时间增加不断减小，但100年后仍有一定的安全储备。 (4)利用FLAC3D分析隧道长期稳定性，分析隧道围岩和衬砌的应力和变形，进行蠕变计算100年后，仍有较大安全储备，满足隧道使用要求。对比下埋深100m和70m的工况，隧道埋深对于衬砌的竖直方向变形影响较大，对水平收敛变形影响相对较小。 (5)第三系泥岩遇水软化，流变效应更加明显。因此，在遇到饱和状态或含水率较高的第三系泥岩时，需要注意隔水，加强支护。 |
| 作者： | 陈书玄 |
| 专业： | 土木工程 |
| 导师： | 乔春生 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 北京交通大学 |
| 学位年度： | 2018 |
| 正文语种： | 中文 |
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