由于西部地區(qū)特殊的地形條件,出現(xiàn)了很多高回填明洞結(jié)構(gòu),而關(guān)于考慮填料蠕變性能的高填方明洞周圍土壓力隨時間的變化規(guī)律研究鮮有報道。本文通過有限差分軟件FLAC3D數(shù)值模擬,考慮回填材料的蠕變性能,分析了減載前后的高填方明洞周圍土壓力變化規(guī)律,并對影響明洞周圍土壓力的因素（槽寬比和邊坡角度）進(jìn)行了研究,主要研究內(nèi)容和結(jié)論如下:（1）通過對巖土體流變特性和巖土體蠕變模型發(fā)展歷程的總結(jié)分析,確定了回填材料及減載材料采用Burgers模型。根據(jù)蠕變試驗所得的應(yīng)變-時間關(guān)系曲線,采用Origin數(shù)據(jù)軟件分別擬合出回填材料及減載材料在不同固結(jié)壓力下的4個模型參數(shù)值。（2）利用FLAC3D軟件建立原始模型槽寬比為1、邊坡角度70°明洞數(shù)值模型,考慮回填材料總的蠕變時間為8000天。通過蠕變計算分析得出:蠕變效應(yīng)主要集中發(fā)生在前2000天,明洞上方各層填料土壓力隨蠕變時間皆經(jīng)歷線性增長—增速下降—最終平穩(wěn)三個階段。（3）通過在明洞洞頂回填壓實度較低的填土（低壓實土）來到達(dá)減載的目的。并采取兩種不同的回填材料對比分析蠕變完成后土壓力變化規(guī)律,計算結(jié)果表明:采用不同的回填材料,蠕變穩(wěn)定后明洞周圍土壓力的分布... 

【文章來源】：蘭州交通大學(xué)甘肅省

【文章頁數(shù)】：84 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

西部高原地區(qū)地形圖

蘭州交通大學(xué)碩士學(xué)位論文-7-上面所提的幾種流變特性，在實際工程中一般蠕變發(fā)生頻率最高，對實際工程產(chǎn)生的危害、影響也最大，目前對于蠕變的研究較為常見。如下圖2.1所示，隨著時間的推移，土壤蠕變變形的發(fā)展規(guī)律有兩個主要趨勢，衰減蠕變規(guī)律和非衰減蠕變規(guī)律。(a)衰減蠕變(b)非衰減蠕變圖2.1土的典型蠕變曲線衰減蠕變：在土壤上施加的恒定荷載比較小時，土體的蠕變變性率將隨著時間的增長而逐漸減慢，并最終無線接近零。相應(yīng)地，蠕變變形量最終趨向于某個極限穩(wěn)定值，該極限值與所承受的荷載大小關(guān)系緊密。如圖2.1（a）所示。非衰減蠕變：當(dāng)巖土體上恒定的外部載荷達(dá)到或超過某個極限荷載時，隨著時間的發(fā)展，巖土體的蠕變變形率將呈現(xiàn)出以下幾個主要的階段。如圖2.1(b)所示，非衰減性蠕變可以分為以下三個區(qū)段：Ⅰ（AB段）—起始蠕變（衰減蠕變）階段；Ⅱ（BC段）—較為穩(wěn)定蠕變（等速蠕變）階段；Ⅲ（CD段）—加速蠕變階段。其中，在階段Ⅰ中，土體的變形趨勢隨著時間的變化而逐漸增大，不過其增大速率逐漸放慢；在Ⅱ（BC段）中，隨著時間的變化土體的位移以勻速增加，土體的變形速率比較恒定，常數(shù)。與其他階段相比較，第Ⅱ（BC段）階段持續(xù)時間比較長，但是土體的破壞是發(fā)生在第Ⅲ階段，這一階段也稱為破壞階段，進(jìn)入到該階段后，由于土體的變形速率加快，因而導(dǎo)致產(chǎn)生破壞現(xiàn)象。不過，在一維側(cè)限蠕變試驗中，通常土體受到側(cè)向的約束，不會在側(cè)

蘭州交通大學(xué)碩士學(xué)位論文-11-圖2.2伯格斯模型(Burgers)由圖2.2可知，該模型表達(dá)了土樣在Ⅰ瞬時變形階段、Ⅱ衰減蠕變階段和Ⅲ等速蠕變階段的蠕變變形隨時間的變化規(guī)律，可以很好地模擬具有瞬時彈性變形、過渡蠕變、等速蠕變及卸載后有殘余變形的巖土體，分別對應(yīng)瞬時彈性元件模型一粘彈性元件模型一粘性元件模型，與非飽和重塑填料一維蠕變試驗的應(yīng)變-時間關(guān)系曲線規(guī)律一致，從理論機理上說明了Burgers模型適用于填料蠕變，可以合理的體現(xiàn)填料流變特性。其蠕變方程為tEEtEtKKMMM）（000exp1（2.4）式中ME為材料彈性模量，KE為材料粘彈性模量，M、K為材料粘性系數(shù)。根據(jù)張豫川蠕變試驗結(jié)果[2]，運用Burgers模型對不同荷載作用下的壓實土體的應(yīng)變時間關(guān)系擬合，具有很高的精確性，除個別外，相關(guān)系數(shù)都能達(dá)到0.95以上。不同荷載作用下的壓實土體豎向變形與Burgers模型擬合的曲線基本重疊在一起，說明應(yīng)用Burgers模型可以很好地表征回填材料及減載材料蠕變特征，因此本文應(yīng)用Burgers模型。2.3.2蠕變模型參數(shù)計算確定出合理的填料蠕變本構(gòu)方程后，還需要根據(jù)具體的填料蠕變試驗數(shù)據(jù)確定出正確的蠕變模型參數(shù)，以保證數(shù)值計算結(jié)果的正確性。通常通過擬合試驗獲得的應(yīng)變—時間關(guān)系曲線來獲得Burgers模型的四個參數(shù)。從而獲得在不同固結(jié)壓力下不同土壤樣品的四個不確定的參數(shù)值。將參數(shù)值代入蠕變方程以獲得計算值，并對由Burgers模型得到的計算結(jié)果和試驗結(jié)果對比以驗證準(zhǔn)確性。利用Origin軟件對試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合,擬合所得填料初始參數(shù)。因每層填料所受荷載不同，所以各層填料蠕變參數(shù)有所不同。各層填料參數(shù)確定方法為：○1計算填方完成

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于黃土蠕變試驗的高填方地基沉降的數(shù)值模擬[J]. 張豫川,高飛,呂國順,馬超,趙野.  科學(xué)技術(shù)與工程. 2018(30)
[2]基于土壓力集中效應(yīng)的超厚填土明洞荷載計算方法研究[J]. 匡亮.  土木工程學(xué)報. 2017(S2)
[3]基于一維固結(jié)試驗的壓實黃土蠕變模型[J]. 葛苗苗,李寧,鄭建國,張繼文,朱才輝.  巖土力學(xué). 2015(11)
[4]考慮二期荷載的高填明洞加筋減載土壓力計算[J]. 李盛,馬莉,王起才,李建新,李善珍,張延杰.  巖土力學(xué). 2015(11)
[5]結(jié)構(gòu)性對壓實黃土無側(cè)限壓縮特性的影響[J]. 陳存禮,蔣雪,蘇鐵志,金娟,李文文.  巖石力學(xué)與工程學(xué)報. 2014(12)
[6]高填黃土明洞土拱效應(yīng)及土壓力減載模型分析[J]. 李盛,王起才,馬莉,李建新,李偉龍.  土木工程學(xué)報. 2014(07)
[7]黃土地區(qū)高填土明洞土拱效應(yīng)及土壓力減載計算[J]. 李盛,王起才,馬莉,李建新,李偉龍.  巖石力學(xué)與工程學(xué)報. 2014(05)
[8]高填土明洞土壓力減載計算[J]. 李盛,王起才,馬莉,曹亞東.  華中科技大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2013(11)
[9]明洞頂垂直土壓力性狀及土工格柵減載方案研究[J]. 趙鵬,王起才,李盛,王元,陳松.  蘭州交通大學(xué)學(xué)報. 2013(04)
[10]加筋減載涵洞的涵頂土壓力計算[J]. 鄭俊杰,馬強,張軍.  巖土工程學(xué)報. 2011(07)

碩士論文
[1]溝槽式高填黃土減載明洞結(jié)構(gòu)優(yōu)化及其截面設(shè)計研究[D]. 卓彬.蘭州交通大學(xué) 2019
[2]黃土高填方明洞土壓力減載及力學(xué)特性研究[D]. 趙鵬.蘭州交通大學(xué) 2014
[3]高填方涵洞EPS減荷技術(shù)應(yīng)用研究[D]. 姚學(xué)瑞.長安大學(xué) 2011



本文編號：3401456