【摘要】：膨脹巖土是一種水敏感性極強(qiáng)的材料,在降水入滲作用下,因濕度變化而產(chǎn)生明顯的體積變化,變形受約束時產(chǎn)生較大內(nèi)應(yīng)力且對約束其變形的相鄰結(jié)構(gòu)產(chǎn)生作用力,這將對穿越其間的盾構(gòu)隧道及圍巖的工程力學(xué)特性產(chǎn)生負(fù)面影響。研究降雨入滲對膨脹巖隧道及圍巖的力學(xué)與滲流特性的影響具有重要的理論意義和工程應(yīng)用價值。本文以南寧市軌道交通一號線工程穿越膨脹性泥巖的區(qū)段為依托,通過數(shù)值模擬與室內(nèi)模型試驗(yàn)相結(jié)合的方法,分析研究了雨水入滲對膨脹巖隧道及其圍巖滲流場與應(yīng)力場的影響。本文的主要研究工作如下:(1)根據(jù)工程所在地的氣候條件、水文地質(zhì)與工程環(huán)境,對膨脹巖的脹縮性與裂隙性進(jìn)行機(jī)理分析。取樣工程所在地的膨脹巖土樣,進(jìn)行室內(nèi)試驗(yàn)獲取膨脹巖的基本物理力學(xué)參數(shù),并擬合回歸得到膨脹力變化規(guī)律,為后續(xù)數(shù)值模擬提供依據(jù)。(2)以非飽和土基本理論與非飽和滲流理論為基礎(chǔ),總結(jié)了降雨入滲條件下非飽和土體滲流體系。結(jié)果表明,地表面、裂隙底部、地下水位上方成為雨水主要積聚位置,這些位置土體的基質(zhì)吸力減小從而削弱土體抗剪強(qiáng)度。膨脹巖土體的裂隙分布和裂隙形態(tài)均是影響土體穩(wěn)定性的因素。(3)依托膨脹性泥巖隧道實(shí)際工程,通過軟件FLAC2D模擬降雨條件下非飽和膨脹巖的入滲過程,建立不同裂隙形態(tài)、滲流條件、巖層組合條件下的膨脹巖隧道的數(shù)值模型,討論各因素對雨水入滲-隧道-膨脹巖圍巖系統(tǒng)的影響。結(jié)果表明,裂隙會加速雨水入滲;降雨荷載的增加與地下水位上漲,均會降低土體的承載力,地表沉降量加大;降雨強(qiáng)度超過一定的值時,雨水將不會完全下滲。短時間的小降雨不會明顯影響土體地下水位,而長期的小降雨會使隧道結(jié)構(gòu)有一定的安全隱患。(4)根據(jù)室內(nèi)小比尺試驗(yàn)的數(shù)據(jù),驗(yàn)證雨水對膨脹巖隧道及其圍巖的力學(xué)與滲流特性的作用。結(jié)果表明,土體含水率的改變受水源距離、降雨時間、降雨強(qiáng)度及地下水位等因素影響。降雨入滲過程,膨脹泥巖對盾構(gòu)管片產(chǎn)生了顯著的膨脹力作用,兩側(cè)盾構(gòu)管片向隧道內(nèi)部位移;而非膨脹巖土中隧道管片兩側(cè)位移很小。圍巖土體含水率越大,其對管片的作用力也越顯著,管片變形量越大。
【圖文】：

南寧市膨脹巖土分布情況

c）遇水崩解的膨脹巖 d）膨脹巖層中雞窩狀鐵錳“鍋巴”層圖 2-2 工程現(xiàn)場膨脹巖土照片2.2 工程概況南寧市軌道交通一號線是廣西壯族自治區(qū)南寧市第一條建成運(yùn)營的軌道交通線路，是南寧市重點(diǎn)建設(shè)項(xiàng)目。該線路沿線全長 29.5km，其中穿越南寧市第三系半成巖區(qū)域長達(dá) 6.9km。沿線盾構(gòu)隧道采用土壓平衡盾構(gòu)機(jī)開挖，隧道為圓形結(jié)構(gòu)，外徑 6m，內(nèi)徑5.4m，襯砌結(jié)構(gòu)厚 0.3m。沿線的巖層由新到老依次為第四系覆蓋層和第三系巖層，其中第四系覆蓋層主要為第四系填土層①，第三系巖層主要為泥巖、粉砂質(zhì)泥巖層⑦1和粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖層⑦2，，地質(zhì)斷面圖如圖 2-3。
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：U455.49;U231.1

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 曾仲毅;春軍偉;;淺埋偏壓膨脹土隧道大管棚預(yù)加固效果分析[J];交通科技;2015年01期

2 黎偉;劉觀仕;姚婷;;膨脹土裂隙圖像處理及特征提取方法的改進(jìn)[J];巖土力學(xué);2014年12期

3 李志萍;何文龍;馮長松;汪偉;;膨脹土改良及生態(tài)修復(fù)技術(shù)研究進(jìn)展[J];華北水利水電大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2014年05期

4 范鵬賢;王明洋;邢灝U

本文編號：2604427