隧道在穿越黃土-古土壤地層中圍巖浸水產(chǎn)生膨脹變形問(wèn)題,這將嚴(yán)重威脅隧道在運(yùn)營(yíng)期的安全,因此,研究古土壤的力學(xué)特性和隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)與圍巖相互作用具有重要意義。本文從室內(nèi)力學(xué)試驗(yàn)和細(xì)觀測(cè)試,研究了黃土-古土壤的膨脹力學(xué)特性及微觀的結(jié)構(gòu)特征,得到了相關(guān)力學(xué)參數(shù)。以銀西高鐵早勝三號(hào)隧道為工程背景,運(yùn)用Midas-GTS軟件與FLAC3D有限差分法軟件,建立了三維模型,應(yīng)用熱-力耦合算法,分析了古土壤的膨脹對(duì)隧道襯砌結(jié)構(gòu)的內(nèi)力影響,在確定膨脹力等效荷載基礎(chǔ)上,研究不同膨脹荷載下隧道圍巖的應(yīng)力和變形、承載拱、基底應(yīng)力分布、實(shí)體襯砌的破壞模式。推導(dǎo)了考慮不同膨脹荷載作用下地基壓縮應(yīng)力的解析解。本文主要取得以下研究成果:（1）主要通過(guò)對(duì)黃土-古土壤力學(xué)特性研究,確定古土壤膨脹力約為40kPa;膨脹變形量對(duì)數(shù)值與壓縮應(yīng)力對(duì)數(shù)值呈線性關(guān)系。細(xì)觀試驗(yàn)測(cè)定古土壤膨脹變形主要由黏土礦物伊利石引起,微結(jié)構(gòu)以粒間空隙為主,土顆粒呈面面接觸,與Q3黃土進(jìn)行對(duì)比,古土壤結(jié)構(gòu)致密。（2）運(yùn)用GTS荷載-結(jié)構(gòu)法對(duì)埋深50m的隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行數(shù)值計(jì)算。考慮不同位置作用不用大小膨脹力,結(jié)果表明,膨脹力作用于拱頂是最不利的,臨塑膨... 

【文章來(lái)源】：西安理工大學(xué)陜西省

【文章頁(yè)數(shù)】：104 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

膨脹土及其工程地質(zhì)危害

技術(shù)路線

2黃土地層古土壤室內(nèi)力學(xué)研究132黃土地層古土壤室內(nèi)力學(xué)研究2.1基本力學(xué)特性試樣取自銀西高鐵甘寧段早勝三號(hào)隧道，三號(hào)斜井往西安方向300m處的掌子面上，埋深大約在150~200m范圍內(nèi)，土樣呈紅褐色、結(jié)構(gòu)致密、強(qiáng)度高、土質(zhì)均勻，肉眼可見(jiàn)的白色鈣質(zhì)結(jié)核，削土刀很難切削，如圖2-1。圖2-1原狀土樣Fig2-1Undisturbedsoilsample2.1.1液塑限試驗(yàn)黏性土從某種狀態(tài)進(jìn)入另一種狀態(tài)的分界含水量稱為土的特征含水量，或者稱為稠度界限，稠度界限有液限、塑限和塑限。三個(gè)界限含水量將整個(gè)土的含水量分為四段，土樣含水量處于不同的階段時(shí)，會(huì)呈現(xiàn)出不同的力學(xué)狀態(tài)，當(dāng)<，土樣呈固態(tài)；當(dāng)<<，土樣呈半固態(tài)；當(dāng)<<，土樣呈可塑狀態(tài)，此時(shí)的土樣在外部荷載的作用下可以呈現(xiàn)出任何形狀，當(dāng)外部荷載撤去后發(fā)生一點(diǎn)彈性變形且能夠保持原先的狀態(tài)不發(fā)生破壞；當(dāng)<，土樣呈流動(dòng)狀態(tài)，可以像液體一樣流動(dòng)，如圖2-2所示。圖2-2粘性土的物理狀態(tài)與含水量關(guān)系Fig2-2Relationshipbetweenthephysicalstateofcohesivesoilandwatercontent


本文編號(hào)：3116345