山西陽曲1號黃土公路隧道圍巖的物理力學(xué)特性的試驗研究.pdf

1、以山西陽曲1號黃土公路隧道為研究背景,通過對陽曲1號黃土公路隧道黃土的常規(guī)和凍融循環(huán)條件下的試驗研究,得出了陽曲1號黃土公路隧道黃土的物理力學(xué)性質(zhì)和力學(xué)指標(biāo)。在試驗基礎(chǔ)上建立了黃土抗剪強度基于含水率、凍融循環(huán)次數(shù)的強度劣化模型。應(yīng)用有限元軟件(MIDAS/GTS)對隧道的施工過程進行有限元數(shù)值模擬,研究了不同含水率和不同凍融循環(huán)情況下隧道圍巖穩(wěn)定性。論文主要工作如下:
　　(1)通過不同含水率黃土直剪實驗、固結(jié)試驗研究發(fā)現(xiàn),高含水

2、率黃土隨著含水率增加,粘聚力和內(nèi)摩擦角都減小,含水率對粘聚力的影響比對內(nèi)摩擦角的影響大,當(dāng)含水率增加到塑限含水率時,粘聚力降低速度變慢。隨著含水率的增加,高含水率黃土的壓縮系數(shù)增大,壓縮模量減小。
　　(2)通過不同循環(huán)次數(shù)的凍融循環(huán)試驗,描述了黃土隨凍融循環(huán)次數(shù)增加而出現(xiàn)的劣化現(xiàn)象,分析了劣化機理,得出含水率越高的土體凍融破壞作用越劇烈,凍融循環(huán)使含水率小幅降低,液限降低,塑限基本保持不變。
　　(3)通過凍融循環(huán)試驗及直

3、剪試驗、固結(jié)試驗,分析了凍融循環(huán)次數(shù)對粘聚力,內(nèi)摩擦角,壓縮模量,壓縮系數(shù)的影響。試驗結(jié)果表明,相同含水率條件下,隨著凍融循環(huán)次數(shù)的增加,黃土的黏聚力明顯減小,內(nèi)摩擦角略有增大,壓縮系數(shù)增大,壓縮模量降低。含水率越高的土體,變化值越大,劣化越劇烈。將試驗數(shù)據(jù)采用線性擬合的方法建立了反映凍融循環(huán)次數(shù)和含水率的黃土強度劣化模型,并采用獨立試驗數(shù)據(jù)進行了驗證。
　　(4)運用有限元軟件(MIDAS/GTS)對隧道的施工過程進行數(shù)值模擬,