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降雨入渗下膨胀性黄土隧道围岩力学特性及稳定性分析
| 论文题名： | 降雨入渗下膨胀性黄土隧道围岩力学特性及稳定性分析 |
| 关键词： | 膨胀性黄土隧道;非饱和渗流;降雨入渗;数值模拟;围岩破坏;力学特性;稳定性 |
| 摘要： | 膨胀性黄土在我国分布广泛，特别是在我国的中西部地区，其具有的胀缩性、裂隙性和超固结性对建筑工程具有特殊的危害性。近年来，随着中西部地区公路铁路建设的兴起，很多隧道不可避免要穿越膨胀性黄土地层。由于对膨胀性黄土特殊危害性的认识和研究不清，施工中隧道大变形、大塌方等严重灾害屡次发生。本文针对山西某膨胀性黄土隧道的实际工程，在施工过程中，由于降雨诱发膨胀性黄土膨胀变形、围岩强度降低，引起隧道初期衬砌开裂、破坏、形成大塌方的情况展开研究，分析了降雨入渗对膨胀性黄土隧道围岩力学特性的影响，揭示了膨胀性黄土围岩破坏演化规律及支护受力变形特性。具体开展了以下几个方面研究: (1)现场提取土样开展室内试验获取膨胀性黄土的各项基本力学性质、矿物成分和膨胀特性。通过滤纸法测定了膨胀性黄土的基质吸力，绘制了基质吸力与含水率的变化曲线，利用重塑土试验得到了不同含水率下膨胀性黄土强度的变化规律，为数值模拟提供依据。 (2)通过FLAC3D软件内置FISH语言编写计算程序，嵌入到FLAC3D中，使其能模拟降雨入渗的非饱和渗流过程，同时模拟渗流过程中膨胀性黄土膨胀作用随含水率增大而增大，围岩强度特性随含水率增大而弱化的特征。 (3)采用上述计算方法，针对膨胀性黄土隧道实际工程，模拟了该隧道在不同降雨渗透时间下围岩体的力学变化过程，分析了降雨条件下隧道支护结构的内力变化特点和围岩体的破坏特征。 (4)在现场开展监测试验。一方面在关键断面埋设监测围岩压力和钢拱架应力的压力盒和应变计，了解特定断面的围岩和支护受力特征;一方面对隧道洞内拱顶、边墙以及洞外地表的变形的进行监测。综合分析监测数据和塌方现场围岩变形破坏特征的基础上，结合数值试验结果，进一步总结和探讨了降雨入渗对膨胀性黄土隧道围岩力学特性及围岩稳定性的影响。 |
| 作者： | 曾仲毅 |
| 专业： | 岩土工程 |
| 导师： | 徐帮树 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 山东大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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