扁平大跨度黄土隧道基底应力特征研究

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1、Ｕ４５公开：中图分类号；卷ｋＵＤＣ：：本校编号讀乂＃工程硕±学位论文论文题目＝扁平大跨度黄玉隧道基底度力特征研究研究生姓名：崔建文学号：Ｇ１００６４李德武教授学校指导教师姓名；职称：＿袁永新正局工职称：企业指导教师姓名：建筑与上木Ｘ程：申请学位工程领域名称２０１５’０５论文答辩论文提交日期：日期：＿独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加Ｗ标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的

2、研究成果，也不包含获得兰州《通大学或其他教育机构的学位或证书一而使用过的材料。与我同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名》心ｒ：签字日期ク：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兰州交通大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权兰州巧通大学可Ｗ将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或杠描等复制手段保存、汇编Ｗ供查阅和借阅。同意学校向国家有关部口或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文

3、作者签名：＾＾导师签名；签字日期台＾＞＾年（月日签字日巧：＾＾４／年《月日））工程硕士学位论文扁平大跨度黄土隧道基底应力特征研究StudyonCharacteristicofFoundationstressofLarge-spanFlatLoessTunnel作者姓名：崔建文工程领域：建筑与土木工程研究方向：地下与隧道工程学号：G10064校内导师：李德武企业导师：袁永新完成日期：2015年5月兰州交通大学LanzhouJiaotongUniversity兰州交通大学工程硕士学位论文摘要随着黄土隧道开挖断面和跨度的不断增大，黄土的湿陷性对隧

4、道变形和受力的影响越来越突出，因此对黄土隧道的基底应力研究就显得尤为必要。在西北大多数区域内，黄土的各种结构特征表达较好，为此西北地区是我国黄土最具权威性区域。一般进行的山岭隧道开挖支护中，能更好的发挥围岩的自身稳定性能，最大限度的降低支护结构所受的应力，围岩开挖后可以允许其有少量变形收敛，将部分的应力可以释放。但这种情况在黄土地区较为不宜，因为其强度较低，自身的承载能力较差，对此进行的黄土的基底应力特征研究有较为最要的意义。本文以“兰秦快速路”的付家窑1#隧道为依托，以扁平大跨度黄土隧道为背景，采用室内试验、现场应力测试以及数值模拟手段来分析黄土隧道的

5、围岩特性以及施工过程中围岩的基底应力和变形特征。论文的主要工作和成果如下：（1）通过对现场取样进行系统的室内试验，分析了黄土隧道围岩湿陷系数与压力的关系、增湿过程压缩变形性状以及湿陷性黄土的抗剪强度指标等特征，伴随着湿度与压力的变化，黄土湿陷变形的整个过程曲线由三段与两个转折点组成。在第一个转折点之前，代表结构强度发挥的阶段是压密阶段，结构所破坏的湿陷阶段在两个转折点之间，第二转折点之后则是新的结构形成的固结阶段，三阶段的发展变化因素主要是作用压力和增湿条件。这些实验为分析黄土隧道的围岩变形及受力奠定了基础。（2）通过扁平大跨度黄土隧道基底接触压力、基底

6、土中应力的现场监测，并对监测数据进行分析，得出隧道仰拱与边墙结合部位的围岩压力与基底土中应力最大，基底接触压力最大达到197kPa，而基底土中应力最大达到79.21kPa，说明扁平大跨度隧道基底的受力关键部位位于边墙与仰拱的结合处。（3）隧道基底含水率的测试结果显示该隧道基底最大含水率为6%，表明测试断面基底黄土围岩含水率较低，有利于隧道基础的稳定，但是由于隧道施工过程的进行，支护结构周边围岩的含水情况可能会发生变化，因此需要对隧道基底含水率进行长期的监测。（4）通过围岩物理力学参数室内试验获取了围岩的相关力学参数，在此基础之上利用有限元数值模拟方法对隧

7、道的整个开挖过程进行数值模拟，能够有效的分析围岩变形及受力特征。计算结果表明隧道开挖后最大拱顶沉降为19.4cm，最大水平位移为8.5cm；最终围岩最大竖向压应力为0.957MPa，最大横向压应力为0.556MPa，竖向无拉应力，最大横向拉应力为0.018MPa。-I-扁平大跨度黄土隧道基底应力特征研究（5）围岩应力随施工过程变化的研究表明，在CRD法施工过程中，由于各支撑结构将隧道开挖断面分隔成多个小的断面，具有很好的稳定性，围岩受到的竖向和横向力随施工阶段进行变化较小。结合现场测试断面传感器埋设时的实际情况，测试断面两端实际为加固后的复合地基，其整体

8、刚度相对测试断面处原始地基的刚度大，最终会导致隧道基底接触压力，基底围岩中的实际