黄土-膨胀古土壤隧道支护结构与围岩力学特性分析

发布时间：2021-04-03 01:29

　　隧道在穿越黄土-古土壤地层中围岩浸水产生膨胀变形问题,这将严重威胁隧道在运营期的安全,因此,研究古土壤的力学特性和隧道支护结构与围岩相互作用具有重要意义。本文从室内力学试验和细观测试,研究了黄土-古土壤的膨胀力学特性及微观的结构特征,得到了相关力学参数。以银西高铁早胜三号隧道为工程背景,运用Midas-GTS软件与FLAC3D有限差分法软件,建立了三维模型,应用热-力耦合算法,分析了古土壤的膨胀对隧道衬砌结构的内力影响,在确定膨胀力等效荷载基础上,研究不同膨胀荷载下隧道围岩的应力和变形、承载拱、基底应力分布、实体衬砌的破坏模式。推导了考虑不同膨胀荷载作用下地基压缩应力的解析解。本文主要取得以下研究成果:（1）主要通过对黄土-古土壤力学特性研究,确定古土壤膨胀力约为40kPa;膨胀变形量对数值与压缩应力对数值呈线性关系。细观试验测定古土壤膨胀变形主要由黏土矿物伊利石引起,微结构以粒间空隙为主,土颗粒呈面面接触,与Q3黄土进行对比,古土壤结构致密。（2）运用GTS荷载-结构法对埋深50m的隧道支护结构进行数值计算。考虑不同位置作用不用大小膨胀力,结果表明,膨胀力作用于拱顶是最不利的,临塑膨... 

【文章来源】：西安理工大学陕西省

【文章页数】：104 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

膨胀土及其工程地质危害

技术路线

2黄土地层古土壤室内力学研究132黄土地层古土壤室内力学研究2.1基本力学特性试样取自银西高铁甘宁段早胜三号隧道，三号斜井往西安方向300m处的掌子面上，埋深大约在150~200m范围内，土样呈红褐色、结构致密、强度高、土质均匀，肉眼可见的白色钙质结核，削土刀很难切削，如图2-1。图2-1原状土样Fig2-1Undisturbedsoilsample2.1.1液塑限试验黏性土从某种状态进入另一种状态的分界含水量称为土的特征含水量，或者称为稠度界限，稠度界限有液限、塑限和塑限。三个界限含水量将整个土的含水量分为四段，土样含水量处于不同的阶段时，会呈现出不同的力学状态，当<，土样呈固态；当<<，土样呈半固态；当<<，土样呈可塑状态，此时的土样在外部荷载的作用下可以呈现出任何形状，当外部荷载撤去后发生一点弹性变形且能够保持原先的状态不发生破坏；当<，土样呈流动状态，可以像液体一样流动，如图2-2所示。图2-2粘性土的物理状态与含水量关系Fig2-2Relationshipbetweenthephysicalstateofcohesivesoilandwatercontent


本文编号：3116345