降雨入渗条件下膨胀土隧道力学响应分析

《降雨入渗条件下膨胀土隧道力学响应分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、分类号学号M201373118学校代码10487密级硕士学位论文降雨入渗条件下膨胀土隧道力学响应分析学位申请人：吴雪光学科专业：建筑与土木工程指导教师：郑俊杰教授答辩日期：2015.05.18AThesisSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringMechanicalResponsesofTunnelsinExpansiveSoilsunderRainfallInfiltrationCandidate:WuXue-GuangM

2、ajor: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，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。

3、学位作者签名：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□。(请在以上方框内打“√”)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有明显的胀缩性、裂隙性、超固结性等特殊力学特性，无论在

4、隧道施工中或建成后都给工程带来许多难题。目前，我国对膨胀土隧道的研究主要集中于开挖过程的支护结构分析，针对隧道运营期间的隧道结构的研究十分有限。然而，隧道建成后，长期的降雨入渗和胀缩过程的不断循环将严重威胁到膨胀土隧道的安全性及使用寿命。对此，本文依托南京平山浅埋膨胀土隧道项目，对膨胀土隧道运营期间降雨作用下的隧道结构力学响应与安全性进行探究，主要研究工作包括：（1）系统论述了膨胀土力学特性，通过室内试验，测定了土体的自由膨胀率以及无荷载膨胀率，根据现有的膨胀等级判断准则，确定了平山隧道膨胀土体的胀缩级别，得出了不同含水率对应的土体强度。同

5、时，根据试验数据，拟合出了黏聚力、摩擦角与土体含水率之间的关系式。（2）根据温度场与湿度场微分方程的相似性，运用有限差分软件FLAC3D模拟了浅埋隧道降雨入渗过程，首先研究了非膨胀土增湿软化效应对衬砌内力及拱顶附加沉降的影响。之后探究了浅埋膨胀土隧道增湿过程中不同膨胀率、围岩变形模量和埋深下衬砌内力分布与衬砌安全系数的变化规律。最后，分析了干湿循环作用对膨胀土围岩安全储备系数、衬砌内力分布、衬砌安全系数及拱顶附加沉降的影响。研究结果表明：增湿软化效应、土体膨胀率与干湿循环作用对膨胀土浅埋隧道的衬砌内力与拱顶附加沉降的影响十分显著，在最不利情

6、况下，膨胀率增加使得衬砌安全系数减小了34.5%，故在膨胀土隧道支护设计应充分考虑这三种影响因素，选取更为保守的安全系数。关键词：膨胀土隧道降雨入渗衬砌内力数值模拟I华中科技大学硕士学位论文AbstractExpansivesoilrevealsspecialmechanicalbehaviorssuchasswell-shrink,fractureandoverconsolidation.Itposesdifficultproblemsonboththetunnelconstructionandoperation.AtpresentinC

7、hina,theresearchonthetunnelsexcavatedinexpansivesoilmainlyfocusonthesupportdesignduringtheconstructionperiod,whereastheresearchduringtheoperationperiodisinadequate.Infact,duringtheoperationperiod,thesafetyandservicelifeoftunnelsaresignificantlyweakenedbythelong-termrainfal

8、linfiltrationandswell-shrinkprocessoftheexpansivesoil.Therefore,inthisthesis,basedonthepr