地表水入滲對淺埋大斷面黃土隧道穩(wěn)定性影響分析.pdf

1、黃土覆蓋區(qū)域表層黃土一般為Q4、Q3期新黃土，土組構(gòu)顆粒間黏結(jié)性差，孔隙率較大，降雨或灌溉等地表水入滲后，土體結(jié)構(gòu)易遭到破壞。當(dāng)隧道穿越淺埋段時，加上施工對圍巖的擾動，此類工程更容易產(chǎn)生達(dá)到地表的裂縫和坑穴，最嚴(yán)重時可能形成塌方，施工人員的安全會受到嚴(yán)重威脅。本文依托陜西某大斷面黃土隧道的超淺埋段，根據(jù)現(xiàn)場監(jiān)控測量以及室內(nèi)土三軸試驗數(shù)據(jù)，使用Midas GTS NX軟件建立了隧道施工模型，對不同降雨強度、時長情況下隧道開挖過后的穩(wěn)定性進(jìn)

2、行了定量分析，主要成果如下:
　　(1)陜西關(guān)中某黃土隧道取回原狀土，測試了自然與飽和含水率，并按照含水率對試樣進(jìn)行了分組，做了三軸剪切試驗和等壓試驗。主要得到以下結(jié)論:隨著含水率增大，試樣的彈性階段和屈服階段持續(xù)的應(yīng)變總量并無較大變化，但開始出現(xiàn)明顯的破壞階段;試樣的破壞受含水率和圍壓兩項指標(biāo)的影響最為明顯，破壞程度隨前者的增大而減小，后者的增大而增大;黃土力學(xué)性質(zhì)中受含水率影響較大的是彈性模量及粘聚力，內(nèi)摩擦角相較這兩項受影響

3、較小。
　　(2)依托三軸試驗數(shù)據(jù)，以胡克定理，德魯克公設(shè)和依留辛公設(shè)為理論基礎(chǔ)，建立了地表水入滲后黃土的彈塑性本構(gòu)關(guān)系。經(jīng)過驗證，本構(gòu)關(guān)系計算得到的應(yīng)力-應(yīng)變曲線與試驗數(shù)據(jù)擬合效果良好。同時，與經(jīng)典劍橋模型進(jìn)行對比，新的本構(gòu)關(guān)系對陜西關(guān)中地區(qū)的非飽和黃土有更好的適用性。
　　(3)采用Midas軟件中的滲流-耦合模塊對降雨入滲后圍巖的含水率進(jìn)行分析，依據(jù)陜西關(guān)中地區(qū)降雨強度添加地表滲流，流量分為強、中、輕三個級別。計算結(jié)果

4、表明三種降雨強度對含水率造成的影響規(guī)律比較接近:地表約1m厚土層的含水率在降雨后達(dá)到飽和，影響程度隨深度增加而降低，達(dá)到3到5m時影響基本可以忽略。根據(jù)降雨后的含水率分布規(guī)律，計算每1m厚土層的平均含水率，近似的認(rèn)為土層內(nèi)含水率均為平均含水率，并用三軸試驗中該平均含水率試樣的性質(zhì)對土層的參數(shù)進(jìn)行修改。用這種方法來近似的模擬降雨對圍巖性質(zhì)的影響。
　　(4)由數(shù)值分析結(jié)果可見，隧道圍巖變形、支護受力分析中，隧道的拱頂沉降受降雨影響最