软弱膨胀性围岩浅埋隧道松动围岩压力研究

发布时间：2018-05-12 11:13

  本文选题：膨胀土 + 隧道　； 参考：《华中科技大学》2015年硕士论文

【摘要】：膨胀土具有特殊的工程力学特性,隧道穿越膨胀土围岩与非膨胀土围岩时衬砌的受力有明显差异,故针对非膨胀土围岩压力计算方法并不适合膨胀土的隧道设计,然而目前关于膨胀土隧道设计方法的研究十分有限。荷载结构法是隧道工程中计算松动围岩压力最常见的方法,确定荷载的准确与否决定着隧道衬砌设计的合理性,因此本文将针对软弱膨胀性围岩隧道松动围岩压力的确定方法进行研究,主要研究工作包括:(1)基于数值仿真平台FLAC3D,分别利用材料强度指标的折减与热胀性模拟膨胀土围岩的遇水软化与膨胀特性,研究隧道衬砌在相关过程中的受力规律。结果表明:围岩的遇水软化效应和膨胀力的存在使得支护结构的受力形式有较大的改变,安全系数也有所下降。(2)论述了现有松动围岩压力的求解方法。并利用数值模拟手段在太沙基理论基础上提出了“极限平衡数值法”,该法可以综合考虑围岩的软化与膨胀效应对松动围岩压力的影响。结果表明:在求解非膨胀性围岩的松动围岩压力时,该法与太沙基法计算得到的结果较为吻合,从而验证了该法合理性。(3)采用数值模拟分析了围岩在不同软化条件与膨胀特性下松动围岩压力的变化规律。结果表明:围岩的遇水软化与膨胀特性对松动围岩压力影响十分显著,最不利条件下,松动围岩压力增加了48%,且以围岩发生膨胀的早期影响为主。
[Abstract]:The expansive soil has special engineering mechanical properties and the lining force is obviously different when the tunnel passes through the expansive soil surrounding rock and the non-expansive soil surrounding rock, so the calculation method of the non-expansive soil surrounding rock pressure is not suitable for the tunnel design of the expansive soil. However, the research on the design method of expansive soil tunnel is very limited. The load-structure method is the most common method to calculate the pressure of loose surrounding rock in tunnel engineering. The accuracy of load determines the rationality of tunnel lining design. Therefore, in this paper, the determination method of loosening surrounding rock pressure of soft and expansive surrounding rock tunnel is studied. The main research work includes: (1) based on the numerical simulation platform FLAC3D, the characteristics of surrounding rock softening and expansion of expansive soil are simulated by the reduction of material strength index and thermal expansion, respectively, and the stress law of tunnel lining in the relevant process is studied. The results show that the stress form of supporting structure is changed greatly by the existence of water softening effect and expansion force of surrounding rock, and the safety factor is also decreased.) the existing methods to solve the pressure of loose surrounding rock are discussed. The "limit equilibrium numerical method" is put forward on the basis of Terzaghi's theory by means of numerical simulation. The effect of softening and expansion of surrounding rock on the pressure of loose surrounding rock can be considered comprehensively by this method. The results show that the results obtained by this method are in good agreement with those obtained by the Terzaghi method in solving the loose surrounding rock pressure of non-expansive surrounding rock. Therefore, the rationality of the method is verified. (3) numerical simulation is used to analyze the variation law of the pressure of loose surrounding rock under different softening conditions and expansion characteristics. The results show that the softening and swelling characteristics of surrounding rock have a significant effect on the pressure of loose surrounding rock. Under the most unfavorable conditions, the pressure of loose surrounding rock increases by 48%, and the influence of the early expansion of surrounding rock is the main factor.
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U451.2

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本文编号：1878396