膨脹性黃土隧道大變形演化特征及支護(hù)對(duì)策研究.pdf

1、自人類在黃土地區(qū)開展工程建設(shè)以來，黃土的力學(xué)特性及防護(hù)一直都是科學(xué)家們千百年來奮斗的科學(xué)問題。但由于在工程施工前期，對(duì)黃土膨脹特性及圍巖大變形機(jī)理認(rèn)識(shí)不清，往往出現(xiàn)常規(guī)設(shè)計(jì)、施工無法保證隧道施工安全的問題。因此，研究膨脹性黃土隧道大變形演化特征，提出有效控制膨脹性黃土隧道大變形的支護(hù)技術(shù)是黃土地區(qū)隧道建設(shè)亟需解決的核心技術(shù)難題。本文依托2011年度鐵道部科技研究開發(fā)計(jì)劃課題“膨脹性黃土隧道大變形演化特征及施工關(guān)鍵技術(shù)研究”，以某膨脹性黃

2、土隧道為工程背景，針對(duì)膨脹性黃土隧道大變形演化特征及支護(hù)對(duì)策的研究，采用了現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)、監(jiān)測(cè)試驗(yàn)和數(shù)值模擬相結(jié)合的研究方法開展了相關(guān)研究。
　　(1)利用條分法分析隧道塌方與山體滑坡關(guān)系，對(duì)比研究隧道理論松動(dòng)荷載值與實(shí)際圍巖壓力值，揭示出膨脹力是造成該隧道塌方的主要因子;基于收斂-約束理論，向圍巖特征曲線中引入膨脹力，建立了降雨誘發(fā)上覆濕陷性黃土濕陷開裂，形成入滲通道，引起隧道圍巖膨脹性黃土膨脹泥化，產(chǎn)生的膨脹力導(dǎo)致隧道常規(guī)支護(hù)強(qiáng)度不

3、足，引起隧道膨脹性圍巖大變形演化發(fā)展，誘發(fā)大體積塌方的破壞模式。
　　(2)基于熱膨脹與增濕膨脹外在形式的相似性，利用ABAQUS具有的材料熱膨脹理論模擬了膨脹性黃土隧道洞周土體膨脹變形，基于強(qiáng)度折減法，開展了膨脹性黃土隧道在不同膨脹應(yīng)力作用下的隧道大變形演化過程研究，并求解了隧道圍巖儲(chǔ)備安全系數(shù)，綜合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際記錄和數(shù)值模擬結(jié)果提出了相應(yīng)隧道初期支護(hù)施工建議。
　　(3)基于膨脹性黃土隧道的破壞模式及圍巖變形規(guī)律，提出了“鋼