發(fā)布時(shí)間：2020-06-16 02:33

【摘要】：黃土覆蓋區(qū)域表層黃土一般為Q_4、Q_3期新黃土,土組構(gòu)顆粒間黏結(jié)性差,孔隙率較大,降雨或灌溉等地表水入滲后,土體結(jié)構(gòu)易遭到破壞。當(dāng)隧道穿越淺埋段時(shí),加上施工對(duì)圍巖的擾動(dòng),此類工程更容易產(chǎn)生達(dá)到地表的裂縫和坑穴,最嚴(yán)重時(shí)可能形成塌方,施工人員的安全會(huì)受到嚴(yán)重威脅。本文依托陜西某大斷面黃土隧道的超淺埋段,根據(jù)現(xiàn)場監(jiān)控測量以及室內(nèi)土三軸試驗(yàn)數(shù)據(jù),使用Midas GTS NX軟件建立了隧道施工模型,對(duì)不同降雨強(qiáng)度、時(shí)長情況下隧道開挖過后的穩(wěn)定性進(jìn)行了定量分析,主要成果如下:(1)陜西關(guān)中某黃土隧道取回原狀土,測試了自然與飽和含水率,并按照含水率對(duì)試樣進(jìn)行了分組,做了三軸剪切試驗(yàn)和等壓試驗(yàn)。主要得到以下結(jié)論:隨著含水率增大,試樣的彈性階段和屈服階段持續(xù)的應(yīng)變總量并無較大變化,但開始出現(xiàn)明顯的破壞階段;試樣的破壞受含水率和圍壓兩項(xiàng)指標(biāo)的影響最為明顯,破壞程度隨前者的增大而減小,后者的增大而增大;黃土力學(xué)性質(zhì)中受含水率影響較大的是彈性模量及粘聚力,內(nèi)摩擦角相較這兩項(xiàng)受影響較小。(2)依托三軸試驗(yàn)數(shù)據(jù),以胡克定理,德魯克公設(shè)和依留辛公設(shè)為理論基礎(chǔ),建立了地表水入滲后黃土的彈塑性本構(gòu)關(guān)系。經(jīng)過驗(yàn)證,本構(gòu)關(guān)系計(jì)算得到的應(yīng)力-應(yīng)變曲線與試驗(yàn)數(shù)據(jù)擬合效果良好。同時(shí),與經(jīng)典劍橋模型進(jìn)行對(duì)比,新的本構(gòu)關(guān)系對(duì)陜西關(guān)中地區(qū)的非飽和黃土有更好的適用性。(3)采用Midas軟件中的滲流-耦合模塊對(duì)降雨入滲后圍巖的含水率進(jìn)行分析,依據(jù)陜西關(guān)中地區(qū)降雨強(qiáng)度添加地表滲流,流量分為強(qiáng)、中、輕三個(gè)級(jí)別。計(jì)算結(jié)果表明三種降雨強(qiáng)度對(duì)含水率造成的影響規(guī)律比較接近:地表約1m厚土層的含水率在降雨后達(dá)到飽和,影響程度隨深度增加而降低,達(dá)到3到5m時(shí)影響基本可以忽略。根據(jù)降雨后的含水率分布規(guī)律,計(jì)算每1m厚土層的平均含水率,近似的認(rèn)為土層內(nèi)含水率均為平均含水率,并用三軸試驗(yàn)中該平均含水率試樣的性質(zhì)對(duì)土層的參數(shù)進(jìn)行修改。用這種方法來近似的模擬降雨對(duì)圍巖性質(zhì)的影響。(4)由數(shù)值分析結(jié)果可見,隧道圍巖變形、支護(hù)受力分析中,隧道的拱頂沉降受降雨影響最大,沉降值增加20%~40%,初支混凝土和二襯鋼架的應(yīng)力也增加明顯,增幅約在15%~20%之間,說明降雨對(duì)淺埋大斷面黃土隧道的穩(wěn)定性影響較大。應(yīng)加強(qiáng)支護(hù)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度,保證結(jié)構(gòu)的安全和穩(wěn)定。
【學(xué)位授予單位】：西安工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：U452.1
【圖文】：

2 地表水入滲下黃土三軸試驗(yàn)）塑性西關(guān)中地區(qū) Q3黃土的塑限一般為（16.4±3）％，液限為（28.8±3）％，未受擾體一般呈硬塑~堅(jiān)硬狀態(tài)。上關(guān)于陜西地區(qū) Q3期黃土的特性規(guī)律可以為后面試驗(yàn)所得到的參數(shù)作為一定。試樣制備回土樣后，先剝?nèi)グb薄膜檢查土樣的完整性，查看土樣是否受擾動(dòng)，若土樣可以開始試樣制備，使用削土器將土樣削制成符合三軸儀試樣缸的圓柱體：高1200mm。削土器及試樣制備過程如圖 2.1 所示。

（a）削土器 （d）削土過程 （c）初步削成土樣圖 2.1 削土器及試樣制備過程示意圖使用烘干器烘干，計(jì)算得到原狀土的自然含水率為 18％，烘干采用 2.2（a）。使用飽和器對(duì)制備好的試樣進(jìn)行飽和，計(jì)算得到飽和含水更多含水率情況下的數(shù)據(jù)以及考慮到試驗(yàn)儀器的精度，試樣分為 18四種情況，制備方法先是把制備好的試樣烘干，需保證每塊試樣干密再對(duì)試樣噴霧加濕，為更好模擬降雨入滲過程，噴霧過程中將試樣豎勻噴霧，每次加濕后放在保濕缸內(nèi) 2 小時(shí)待浸濕均勻后稱重，達(dá)到目少保存一天后進(jìn)行試驗(yàn)。保濕過程如圖 2.2（b）所示。

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2715394