在我國西北部黃土高原地區(qū)的基礎(chǔ)交通設(shè)施建設(shè)過程中,難免遇到隧道穿越濕陷性黃土地層的情況,其地基潛在的濕陷變形會嚴(yán)重威脅隧道結(jié)構(gòu)運(yùn)營期間的安全穩(wěn)定。因此,在勘察設(shè)計階段對黃土隧道地基濕陷變形的合理預(yù)測及其對襯砌結(jié)構(gòu)危害性的正確評估就顯得尤為重要,而現(xiàn)行規(guī)范的黃土地基濕陷變形評價方法僅適用于淺埋基礎(chǔ)加載條件下的黃土建筑地基,難以對深埋卸荷條件下的黃土隧道地基做出合理評價,無法安全有效地指導(dǎo)濕陷性黃土隧道地基的加固處理。針對這一問題,本文通過現(xiàn)場試驗、數(shù)值模擬及理論分析,對黃土隧道地基濕陷發(fā)生的水-力條件、發(fā)展過程及隧道結(jié)構(gòu)的力學(xué)響應(yīng)規(guī)律進(jìn)行深入研究,最終建立了適用于客運(yùn)專線大斷面黃土隧道工程的地基濕陷變形評價方法。本文主要取得了以下研究成果:（1）開展了國內(nèi)外首個既有隧道大厚度濕陷性黃土場地大型試坑浸水試驗,通過原位觀測隧道上方地表遭遇大面積長期浸水過程中地層水分入滲遷移、濕陷變形發(fā)展及隧道結(jié)構(gòu)受力變形情況,揭示了實際工程條件下隧道基底地層濕陷發(fā)生的水-力條件以及襯砌結(jié)構(gòu)的力學(xué)響應(yīng)和破壞特征,為黃土圍巖濕陷與襯砌結(jié)構(gòu)相互作用機(jī)制及其評價方法的研究提供了重要依據(jù)。（2）提出了一種依據(jù)土單元當(dāng)... 

【文章頁數(shù)】：182 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
abstract
1 緒論
    1.1 研究背景及選題意義
    1.2 黃土濕陷性及其評價方法研究現(xiàn)狀
        1.2.1 黃土濕陷成因及濕陷機(jī)理研究
        1.2.2 黃土濕陷性影響因素研究
        1.2.3 黃土濕陷變形量化方法研究
        1.2.4 現(xiàn)有濕陷性黃土地基評價方法及相關(guān)研究
    1.3 黃土隧道地基濕陷變形評價研究現(xiàn)狀
        1.3.1 現(xiàn)有濕陷變形評價方法對黃土隧道地基適用性分析
        1.3.2 黃土隧道地基濕陷變形評價相關(guān)研究進(jìn)展
    1.4 需要進(jìn)一步研究的問題
    1.5 本文的主要工作及研究思路
2 既有隧道大厚度濕陷性黃土場地大型試坑浸水試驗研究
    2.1 試驗場地工程地質(zhì)條件概況
        2.1.1 試驗場地基本情況
        2.1.2 場地地層物理力學(xué)性質(zhì)及濕陷變形評價
    2.2 既有隧道場地試坑浸水試驗方案設(shè)計
        2.2.1 地表試坑測點布設(shè)
        2.2.2 隧道斷面測點布設(shè)
    2.3 試坑浸水試驗過程概況
    2.4 黃土隧道圍巖浸水濕陷及襯砌結(jié)構(gòu)力學(xué)響應(yīng)特性分析
        2.4.1 黃土隧道場地地層水分入滲特性
        2.4.2 黃土隧道場地地層濕陷變形特性
        2.4.3 圍巖濕陷襯砌結(jié)構(gòu)力學(xué)響應(yīng)特征
        2.4.4 地表浸水條件對黃土隧道影響作用分析
    2.5 本章小結(jié)
3 黃土圍巖濕陷與隧道結(jié)構(gòu)相互作用機(jī)制數(shù)值模擬分析
    3.1 黃土隧道圍巖濕陷數(shù)值模擬方法研究
        3.1.1 現(xiàn)有黃土濕陷變形數(shù)值模擬的主要方法
        3.1.2 黃土隧道圍巖濕陷變形數(shù)值模擬方法及關(guān)鍵問題
        3.1.3 黃土隧道圍巖濕陷數(shù)值模擬的實現(xiàn)
    3.2 現(xiàn)場試坑浸水試驗反演計算分析
        3.2.1 現(xiàn)場試驗反演分析模型建立及計算參數(shù)選取
        3.2.2 地層沉降變形及裂縫發(fā)展分布
        3.2.3 隧道圍巖應(yīng)力場變化規(guī)律
        3.2.4 隧道基底壓力變化規(guī)律
        3.2.5 圍巖濕陷引起襯砌結(jié)構(gòu)變形及內(nèi)力變化
    3.3 黃土圍巖濕陷與隧道襯砌結(jié)構(gòu)相互作用機(jī)制分析
    3.4 本章小結(jié)
4 黃土隧道圍巖濕陷力學(xué)作用的荷載-結(jié)構(gòu)模型分析方法研究
    4.1 荷載-結(jié)構(gòu)模型分析思路及關(guān)鍵問題
        4.1.1 荷載-結(jié)構(gòu)模型對黃土隧道圍巖濕陷力學(xué)作用的分析思路
        4.1.2 考慮浸水增濕的圍巖壓力計算方法
        4.1.3 考慮浸水濕陷的黃土圍巖基床系數(shù)確定方法
    4.2 現(xiàn)場試驗隧道圍巖濕陷作用計算分析
        4.2.1 模型建立及計算參數(shù)選取
        4.2.2 襯砌結(jié)構(gòu)內(nèi)力變化及破壞部位判定
        4.2.3 隧道基底壓力變化規(guī)律
        4.2.4 計算結(jié)果與現(xiàn)場實測結(jié)果對比驗證分析
    4.3 不同地基濕陷條件下襯砌結(jié)構(gòu)力學(xué)響應(yīng)及基底壓力變化規(guī)律
        4.3.1 黃土隧道地基濕陷模擬工況設(shè)置
        4.3.2 不同濕陷條件下襯砌結(jié)構(gòu)內(nèi)力變形及基底壓力變化規(guī)律
        4.3.3 不同濕陷條件下襯砌結(jié)構(gòu)強(qiáng)度破壞特征分析
    4.4 本章小結(jié)
5 客運(yùn)專線大斷面黃土隧道地基濕陷變形評價方法研究
    5.1 黃土隧道地基濕陷變形評價方法概述
    5.2 客運(yùn)專線大斷面黃土隧道地基濕陷變形量的確定
        5.2.1 大斷面黃土隧道基底標(biāo)高豎向壓力分布函數(shù)的確定
        5.2.2 大斷面黃土隧道地基豎向壓縮應(yīng)力計算方法
        5.2.3 大斷面黃土隧道基底濕陷變形量的確定
    5.3 客運(yùn)專線大斷面黃土隧道基底剩余濕陷量控制標(biāo)準(zhǔn)的確定
        5.3.1 隧道基底濕陷變形條件設(shè)置
        5.3.2 襯砌結(jié)構(gòu)沉降與基底剩余濕陷量的關(guān)系
        5.3.3 襯砌結(jié)構(gòu)強(qiáng)度破壞與基底剩余濕陷量的關(guān)系
        5.3.4 客運(yùn)專線大斷面黃土隧道基底剩余濕陷量控制標(biāo)準(zhǔn)
    5.4 黃土隧道地基濕陷變形評價實例-寶蘭客專下莊隧道
        5.4.1 隧道場地工程地質(zhì)條件
        5.4.2 “黃土規(guī)范”法與本文評價方法對比分析
    5.5 本章小結(jié)
6 結(jié)論與展望
    6.1 結(jié)論
    6.2 創(chuàng)新點
    6.3 下一步工作展望
致謝
參考文獻(xiàn)
附錄1
攻讀博士學(xué)位期間主要研究成果


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于圍巖浸水的黃土公路隧道襯砌開裂分析[J]. 宋維龍,來弘鵬,劉禹陽,楊文輝,朱志鐸.  中國公路學(xué)報. 2018(05)
[2]不同浸水方式對黃土地鐵隧道變形影響研究[J]. 王二磊,梁慶國,王飛,向亮.  鐵道科學(xué)與工程學(xué)報. 2018(01)
[3]黃土濕陷性對路基沉降影響的FLAC3D模擬[J]. 袁航,辛延甫,余小龍.  公路交通科技(應(yīng)用技術(shù)版). 2017(08)
[4]西安黃土基床系數(shù)變化規(guī)律及其測試方法的相關(guān)性分析[J]. 于永堂,唐浩.  巖石力學(xué)與工程學(xué)報. 2017(10)
[5]基于單線法試驗的黃土增濕變形非線性模型研究[J]. 金松麗,邢義川,趙衛(wèi)全,張愛軍,郭敏霞.  水利學(xué)報. 2017(06)
[6]等向應(yīng)力下原狀黃土的壓縮及增濕變形特性研究[J]. 陳存禮,張登飛,張潔,張文博.  巖石力學(xué)與工程學(xué)報. 2017(07)
[7]黃土隧道地基濕陷變形評價方法探討[J]. 邵生俊,陳菲,邵帥.  巖石力學(xué)與工程學(xué)報. 2017(05)
[8]基于增濕變形的渠道工程黃土渠基濕陷性評價方法[J]. 張愛軍,邢義川,汪海濤,郭敏霞,任文淵.  水利學(xué)報. 2017(01)
[9]基于離心模型試驗的黃土濕陷試驗新方法研究[J]. 邢義川,金松麗,趙衛(wèi)全,張愛軍,安鵬,張博.  巖土工程學(xué)報. 2017(03)
[10]黃土的結(jié)構(gòu)屈服及濕陷變形的分析[J]. 邵生俊,王麗琴,邵帥,王強(qiáng).  巖土工程學(xué)報. 2017(08)

博士論文
[1]黃土地層浸水對地鐵隧道結(jié)構(gòu)受力性狀的影響研究[D]. 張玉偉.長安大學(xué) 2017
[2]黃土的結(jié)構(gòu)性與濕載變形特性及其評價方法研究[D]. 王麗琴.西安理工大學(xué) 2017
[3]增濕條件下大厚度濕陷性黃土地鐵隧道受力特性研究[D]. 王俊.長安大學(xué) 2017
[4]濕陷性黃土地層與地鐵結(jié)構(gòu)相互作用機(jī)理及變形控制標(biāo)準(zhǔn)研究[D]. 王立新.長安大學(xué) 2016
[5]基于試坑浸水試驗的大厚度黃土濕陷及滲透特性研究[D]. 武小鵬.蘭州大學(xué) 2016
[6]基于黃土非均勻濕陷變形的橋梁群樁基礎(chǔ)承載特性研究[D]. 董曉明.長安大學(xué) 2013
[7]黃土隧道施工地表裂縫形成機(jī)理及控制技術(shù)研究[D]. 葉朝良.西南交通大學(xué) 2012
[8]濕陷性黃土地基中矩形閉合型地下連續(xù)墻橋梁基礎(chǔ)負(fù)摩阻力作用機(jī)理研究[D]. 文華.西南交通大學(xué) 2008
[9]基于數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的黃土濕陷性研究[D]. 井彥林.西安理工大學(xué) 2006
[10]黃土樁基樁土共同作用性狀仿真與試驗研究[D]. 李晉.長安大學(xué) 2006

碩士論文
[1]濕陷性黃土區(qū)隧底濕陷對盾構(gòu)隧道結(jié)構(gòu)的影響及處治技術(shù)研究[D]. 婁源澎.長安大學(xué) 2017
[2]黃土隧道環(huán)向局部濕陷的圍巖力學(xué)特性研究[D]. 田少敏.西南交通大學(xué) 2017
[3]黃土隧道地基縱向局部濕陷對結(jié)構(gòu)的力學(xué)行為影響研究[D]. 黃訓(xùn)洪.西南交通大學(xué) 2017
[4]西安地鐵工程黃土的濕陷性評價及應(yīng)對措施研究[D]. 范寒光.長安大學(xué) 2016
[5]黃土濕陷性對既有地鐵結(jié)構(gòu)受力影響研究[D]. 韓冬.長安大學(xué) 2015
[6]基床系數(shù)室內(nèi)試驗方法研究[D]. 韋智.南京大學(xué) 2014
[7]陜西深厚濕陷性黃土場地地基處理深度及范圍分析研究[D]. 趙文濤.西安建筑科技大學(xué) 2012
[8]大厚度自重濕陷性黃土滲透與濕陷變形規(guī)律及濕陷性評價方法研究[D]. 劉長玲.蘭州理工大學(xué) 2011
[9]基床系數(shù)測試方法及結(jié)果的分析[D]. 周亮.長安大學(xué) 2009
[10]黃土路基的水分入滲規(guī)律和濕陷變形研究[D]. 顏斌.長安大學(xué) 2007



本文編號：3654223