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泡沫轻质土回填对隧道结构的影响研究
| 论文题名： | 泡沫轻质土回填对隧道结构的影响研究 |
| 关键词： | 隧道工程;泡沫轻质土回填;隧道结构;应力分布;位移变化 |
| 摘要： | 城市复杂立体交通建设存在迫切需求。在复杂地形下，传统的素填土回填存在回填施工场地要求高，回填土与隧道外壁接触无法压密实，回填土对隧道产生的土压力过大等问题。 泡沫轻质土作为一种新型回填材料，具有轻质性、强度可调节性、极好的流动性、固化后的自立性、良好的施工性、均质整体性耐久性、良好的隔热隔音效果及抗冻融性及良好的环保性近年来成为公路地基、高填涵洞的常见回填材料。 本文依托重庆两江新区金州大道与星光大道延伸段节点改造工程新建H匝道下穿明洞为工程背景，先研究了泡沫轻质土各项力学性质，使用ABAQUS软件模拟了用泡沫轻质土回填隧道，研究了泡沫轻质土回填对隧道结构的影响，进行的主要工作有： （1）通过室内实验，制备了符合施工要求的泡沫轻质土，并对制备过程中泡沫的容重、沉降距、泌水量和制备出的泡沫轻质土的的容重、流动度及抗压强度进行了测试。测量了泡沫轻质土在实际应用中产生的侧向压力； （2）对素填土和泡沫轻质土回填明挖矩形隧道产生的应力、位移进行数值计算并对比分析，得到素填土和泡沫轻质土回填隧道时对隧道结构产生的应力、位移及危险控制点，对泡沫轻质土相较于素填土回填后对危险控制点应力和位移的改善情况； （3）对素填土和泡沫轻质土回填明挖圆形截面隧道产生的应力、位移进行数值计算并分析。得到素填土回填圆形截面明挖隧道时产生的应力、位移及危险控制点； （4）对泡沫轻质土回填明挖圆形截面隧道产生的应力、位移影响进行数值计算和分析，得到素填土和泡沫轻质土回填隧道时对隧道结构产生的应力、位移及危险控制点，对泡沫轻质土相较于素填土回填后对危险控制点应力和位移的改善情况。同时比较隧道截面分别为矩形和圆形时隧道结构的应力和位移区别，选取更加符合安全要求的隧道截面形状。 得到以下结论： 按照强度需求，制成泡沫轻质土性能最好的配合比为：水胶比为0.65、水泥质量为460kg、水的质量为299kg、气泡率为55.2%。以此配合比制成的泡沫轻质土7天强度为0.745MPa，28天强度为1.369MPa。用制成的泡沫轻质土回填模具，在收缩之前对模具的侧压力为0.02371MPa。 通过研究发现在使用泡沫轻质土回填矩形截面隧道时，应力分布情况与用素填土回填时相同，使用泡沫轻质土回填后应力及位移情况较使用素填土时改善明显，顶板下侧横截面最大拉应力降低71.2%，顶板下侧最大沉降值降低70%，侧墙横截面最大拉应力降低71%，侧墙外侧最沿X轴方向位移减小71.2%。 在用泡沫轻质土回填圆形截面隧道较用素填土回填时隧道内侧最大主拉应力减小了683.7%，沿Y轴的沉降量降低601.6%。 |
| 作者： | 朱思雨 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 杨庆国 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆交通大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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