水-力耦合作用下三趾马红土围岩变形特征研究

发布时间：2017-08-09 02:12

  本文关键词：水-力耦合作用下三趾马红土围岩变形特征研究

  更多相关文章： 石楼隧道 现场监测 三趾马红土围岩 变形特征 水-力耦合 数值模拟

【摘要】：以地下水位线以下的石楼隧道典型三趾马红土围岩段为例,通过现场监测对三趾马红土围岩的体积含水量、孔隙水压力、围岩应力(土压力)、拱顶沉降与水平收敛进行了分析。在此基础上,通过原位大剪试验获得了可靠的围岩抗剪强度参数,并建立了隧道三维有限元数值模型,分别对考虑水-力耦合效应、不考虑水-力耦合效应的三趾马红土围岩变形规律进行了探讨,分析了孔隙水压力随着隧道开挖的变化和三趾马红土围岩位移场、应力场受水-力耦合效应的影响程度,并提出了围岩破坏变形机制。结果表明:(1)实测拱顶下沉大于围岩水平变形,围岩应力可分为增长期(20d)、调整期(20~60d)、稳定期(60d)3个阶段,且整体应力水平较高,下台阶含水量大于上台阶,孔隙水压力经历了由负变正的过程。(2)现场剪切试验所测围岩的黏聚力为64.0k Pa,内摩擦角为27.7°。(3)数值分析表明,隧道开挖后孔隙水压力场变化十分明显,这是由地下水流速场的改变引起的,水力坡降在衬砌面附近最为明显,渗透动水压力导致土体产生一定的渗透变形;考虑水-力耦合后围岩剪应力、最大剪应变、拱顶沉降、水平收敛、底板隆起均较大。(4)受开挖及支护的影响,地下水产生渗流并依次经过拱顶、边墙,最终汇集于隧底;受开挖、地下水渗流的影响,围岩节理裂隙进一步扩张,成为地下水良好的运移通道;围岩的有效应力随着孔隙水压力的减小而增大,围岩的力学强度在土体趋于饱和状态时骤降,反过来,高有效应力、低围岩强度以及贯通性节理裂隙三者共同改变着地下水渗流场的状态。(5)为保障围岩整体稳定性,建议及时排出隧道底部积水并施做仰拱。
【作者单位】： 大陆动力学国家重点实验室西北大学地质系;
【关键词】： 石楼隧道 现场监测 三趾马红土围岩 变形特征 水-力耦合 数值模拟
【基金】：国家自然科学重点基金(41630639) 国家自然科学面上基金(41372269)资助
【分类号】：P642.132
【正文快照】： 0引言山西中南部重载铁路通道是我国“十一五”期间重点工程,也是世界上第一条万吨级重载铁路,该工程山西段许多隧道、路基等重大工程修建于一种特殊土地层,即三趾马红土,其中吕梁地区的石楼隧道最为典型。作为特殊土的三趾马红土遇水软化,力学性质多变,往往造成工程事故。例

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 张云翔,薛祥煦;甘肃武都龙家沟三趾马动物群化石的埋藏特点及该地区“三趾马红层”的成因[J];科学通报;1995年19期

2 邓涛,王晓鸣;柴达木盆地晚中新世三趾马化石[J];古脊椎动物学报;2004年04期

3 渡部真人;;中国和其他全北界三趾马的头骨和头后骨骼形态比较(英文)[J];古脊椎动物学报;2011年03期

4 庞丽波;;内蒙古高特格上新世三趾马化石及其意义[J];古脊椎动物学报;2011年02期

5 郭建崴;;西藏吉隆盆地三趾马化石新地点及相关的青藏高原隆升问题的修正意见(节选)[J];化石;2007年03期

6 邱占祥,谢骏义;记甘肃东乡汪集的板齿犀和三趾马化石[J];古脊椎动物学报;1998年01期

7 陈丹玲;三趾马红粘土的粒度组成特征及其地质意义[J];西北地质科学;1996年02期

8 张云翔,陈丹玲,薛祥煦;陕西北部三趾马红粘土的形成环境[J];沉积学报;1998年04期

9 李滨;吴树仁;石菊松;冯振;;陕西宝鸡市三趾马红土工程地质特性及灾害效应[J];地质通报;2013年12期

10 曲永新,张永双,覃祖淼;三趾马红土与西北黄土高原滑坡[J];工程地质学报;1999年03期

中国重要会议论文全文数据库 前3条

1 周瑞光;成彬芳;曲永新;吴芝兰;杨继申;宋岳;刘冀山;;三趾马红土力学性质实验研究[A];第五届全国工程地质大会文集[C];1996年

2 曲永新;吴芝兰;徐晓岚;王秀兰;刘冀山;宋岳;;引黄人晋工程的三趾马红土及其工程地质特性的研究[A];第五届全国工程地质大会文集[C];1996年

3 肖荣久;赵强;邓媛华;;陕西三趾马红土工程地质特性初步研究[A];第四届全国工程地质大会论文选集（二）[C];1992年

中国重要报纸全文数据库 前1条

1 记者 王锋 通讯员 才旺瑙乳;静宁发现古生物化石群[N];中国国土资源报;2006年

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 张子然;黄土—三趾马红土滑坡蠕变特性研究[D];长安大学;2015年

，

本文编号：643056