软弱膨胀性围岩浅埋隧道松动围岩压力研究

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1、分类号学号M201373140学校代码10487密级硕士学位论文软弱膨胀性围岩浅埋隧道松动围岩压力研究学位申请人：段思聪学科专业：建筑与土木工程指导教师：郑俊杰教授答辩日期：2015.5.18AThesisSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringStudyontheLooseningEarthPressureofShallowBuriedTunnelsinExpansiveSoilsCandidate

2、:DUANSi-CongMajor:ArchitectureandCivilEngineeringSupervisor:Prof.ZHENGJun-JieHuazhongUniversityofScience&TechnologyWuhan430074,P.R.ChinaMay,2015独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在本文中以明确

3、方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在年解密后适用本授权书。本论文属于不保密□。学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日华中科技大学硕士学位论文摘要膨胀土具

4、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：3D（1）基于数值仿真平台FLAC，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

5、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%

6、，且以围岩发生膨胀的早期影响为主。关键词：膨胀土隧道松动围岩压力荷载结构法I华中科技大学硕士学位论文AbstractTheexpansivesoilrevealsspecialmechanicalbehaviors.Thesupportresponseofthetunnelexcavatedinexpansivesoilisdrasticallydifferentfromthatinthenon-expansivesoil.Hence,themethodfortherockloadofthenon-expansive

7、soilisnotapplicabletothatoftheexpansivesoil.However,untilrecently,theunderstandingoftunneldesignmethodfortheexpansivesoilhasbeeninadequate.Theload-structuremethodisawidelyusedtoolforestimatingtherockload.Theaccuracyoftheloadcalculatedbythismethodplaysadominantr

8、oleintherationalityofthesupportdesign.Therefore,inthisthesis,themethodforpredictingtherockloadforsoftandexpansivesoilhasbeenundertaken.Theresearchmainlyincludesthreeparts:3D