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山西阳曲1号黄土公路隧道围岩的物理力学特性的试验研究
| 论文题名： | 山西阳曲1号黄土公路隧道围岩的物理力学特性的试验研究 |
| 关键词： | 公路隧道;围岩稳定性;力学性能;含水率;数值模拟 |
| 摘要： | 以山西阳曲1号黄土公路隧道为研究背景,通过对阳曲1号黄土公路隧道黄土的常规和冻融循环条件下的试验研究,得出了阳曲1号黄土公路隧道黄土的物理力学性质和力学指标。在试验基础上建立了黄土抗剪强度基于含水率、冻融循环次数的强度劣化模型。应用有限元软件(MIDAS/GTS)对隧道的施工过程进行有限元数值模拟,研究了不同含水率和不同冻融循环情况下隧道围岩稳定性。论文主要工作如下: (1)通过不同含水率黄土直剪实验、固结试验研究发现,高含水率黄土随着含水率增加,粘聚力和内摩擦角都减小,含水率对粘聚力的影响比对内摩擦角的影响大,当含水率增加到塑限含水率时,粘聚力降低速度变慢。随着含水率的增加,高含水率黄土的压缩系数增大,压缩模量减小。 (2)通过不同循环次数的冻融循环试验,描述了黄土随冻融循环次数增加而出现的劣化现象,分析了劣化机理,得出含水率越高的土体冻融破坏作用越剧烈,冻融循环使含水率小幅降低,液限降低,塑限基本保持不变。 (3)通过冻融循环试验及直剪试验、固结试验,分析了冻融循环次数对粘聚力,内摩擦角,压缩模量,压缩系数的影响。试验结果表明,相同含水率条件下,随着冻融循环次数的增加,黄土的黏聚力明显减小,内摩擦角略有增大,压缩系数增大,压缩模量降低。含水率越高的土体,变化值越大,劣化越剧烈。将试验数据采用线性拟合的方法建立了反映冻融循环次数和含水率的黄土强度劣化模型,并采用独立试验数据进行了验证。 (4)运用有限元软件(MIDAS/GTS)对隧道的施工过程进行数值模拟,引入莫尔—库伦强度准则计算围岩稳定系数。研究表明,随着围岩含水率的增加,水平位移,竖向位移迅速增加,围岩稳定系数降低。围岩在相同含水率条件下,随着冻融循环次数的增加,围岩水平位移,竖向位移都增加,围岩稳定系数降低。表明高含水率、冻融循环对围岩稳定性产生较大威胁。 |
| 作者： | 魏伟 |
| 专业： | 岩土工程 |
| 导师： | 杨更社 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 西安科技大学 |
| 学位年度： | 2012 |
| 正文语种： | 中文 |
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