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原文传递黄土滑坡体公路隧道进洞开挖与滑坡体稳定相互影响模型试验研究

论文题名：	黄土滑坡体公路隧道进洞开挖与滑坡体稳定相互影响模型试验研究
关键词：	黄土滑坡隧道;稳定性;室内模型试验;数值模拟
摘要：	随着国家经济高质量的发展，基础建设也在不断完善，土建交通领域的发展重心逐渐向西部地区转移，而西部山区的地形地貌复杂特殊、情况多变，在修建公路或铁路时会不可避免地穿越黄土滑坡体，致使滑坡体的稳定性变差，进而给工程建设带来严重危害。滑坡隧道体系之间的相互影响关系复杂，工程问题众多，因此本文以定西某黄土滑坡隧道为工程背景，采用室内模型试验与数值模拟相结合的方法，重点对黄土滑坡体隧道进洞开挖与滑坡体稳定性的相互影响进行研究，为解决实际工程问题提供一定的参考。本文的主要研究内容从以下几个方面展开：　　（1）通过室内基本土工试验，测定模型试验填土的含水率、液限、塑限、内摩擦角和粘聚力等物理参数。根据滑坡隧道原型与实验室所能提供的条件，选用合理的模型试验相似比，并且为满足相似比的要求，配制了滑体、滑带和基岩。　　（2）设计具体试验方案和试验工况，细致规划试验步骤。依据试验方案，在设计断面布设应变片、土压力盒和电子百分表对隧道的应变、围岩的压力以及滑坡体的位移进行数据采集并分析。首先分别对滑坡体初始状态（未施作隧道）和滑坡体内预先施作隧道时进行加载试验，直至滑坡体失稳破坏，试验结果表明：滑坡体破坏过程主要分为应力调整阶段、蠕动变形阶段以及失稳破坏阶段，其中应力调整阶段位移较小，蠕动变形阶段位移逐渐增大，失稳破坏阶段位移变形加剧；试验过程中，离坡顶较近的测点位移变形最大，坡脚处的测点位移则无明显变化。滑坡体破坏的原因主要为坡顶荷载的不断增加，促使滑体发生蠕动变形，滑坡体后缘出现贯通裂缝，滑体与基岩的交界处出现下错。预先施作隧道对滑坡体具有加固效果，相同荷载下，各测点的位移均有不同程度的减小。　　（3）通过在滑坡体顶部施加不同的荷载，使滑坡体处于不同稳定状态，再对预先施作的隧道进行开挖，从而分析隧道开挖过程中，滑坡体的位移变形特征、隧道应变情况以及围岩压力变化规律。试验结果表明：隧道开挖会降低滑坡体的稳定性，并且滑坡体的状态越不稳定，隧道开挖对滑坡体位移变形影响越大；滑坡体内隧道的受力模式与两端固定的结构的受力模式相似，隧道的中部出现了较大的应变变化；滑坡体内的围岩压力随开挖临近而逐渐增大，并且开挖至滑带附近时围岩压力也有所增大，隧道进入基岩内，围岩压力逐渐趋于稳定。　　（4）使用MIDASGTSNX有限元软件建立滑坡隧道模型，通过折减滑带土的内摩擦角和粘聚力来间接改变滑坡推力的大小，以此来研究隧道在滑坡体不同稳定情况下的受力变形规律以及隧道的开挖对滑坡稳定性的影响；通过建立几种不同开挖工法的滑坡隧道模型，来对比研究不同开挖工法下，隧道开挖与滑坡体稳定性的相互影响，为实际工程中隧道开挖工法的选择，提供一定的参考。
作者：	周琪
专业：	交通运输工程
导师：	王保成;唐玉龙
授予学位：	硕士
授予学位单位：	兰州交通大学
学位年度：	2022