增湿条件下膨胀土隧道衬砌破坏数值分析 被引量：60

1

作者 曾仲毅 徐帮树 +1 位作者 胡世权 陈诚 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第3期871-880,共10页

针对小河沟膨胀土隧道降雨增湿塌方现象,以围岩含水率分布变化引起膨胀应力场为主要研究内容,展开增湿对隧道支护结构的影响研究。首先,利用热传导热能量平衡方程与孔隙渗流连续方程数学描述相似性,推导出热传导膨胀模拟增湿膨胀的替代... 针对小河沟膨胀土隧道降雨增湿塌方现象,以围岩含水率分布变化引起膨胀应力场为主要研究内容,展开增湿对隧道支护结构的影响研究。首先,利用热传导热能量平衡方程与孔隙渗流连续方程数学描述相似性,推导出热传导膨胀模拟增湿膨胀的替代方程。然后,结合室内试验和文献资料,率定膨胀土膨胀力及渗流参数。最后,在正确考虑地质构造影响的基础上运用有限差分软件FLAC3D热-力耦合模块进行建模计算,分别对不同膨胀力模型的增湿过程进行仿真模拟,得出支护结构受力变形随含水率分布及膨胀力大小的变化规律。分析得到了对隧道支护结构造成不良影响的关键含水率和膨胀力值。研究成果可以有效指导膨胀性黄土隧道支护设计和变形控制。 展开更多

关键词 膨胀土 隧道 热力耦合 降雨增湿 膨胀力

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考虑非饱和渗流与增湿膨胀下的膨胀土隧道稳定性分析 被引量：21

2

作者 郑俊杰 郭震山 +1 位作者 崔岚 张军 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第11期3271-3277,共7页

降雨入渗条件下,膨胀土的非饱和渗流与膨胀效应会降低隧道稳定性,研究两者对围岩变形与结构受力的影响非常必要。基于有限差分软件FLAC^(3D),根据其内置的渗流与温度场模块分别模拟降雨条件下的非饱和渗流过程与膨胀土增湿膨胀过程。通... 降雨入渗条件下,膨胀土的非饱和渗流与膨胀效应会降低隧道稳定性,研究两者对围岩变形与结构受力的影响非常必要。基于有限差分软件FLAC^(3D),根据其内置的渗流与温度场模块分别模拟降雨条件下的非饱和渗流过程与膨胀土增湿膨胀过程。通过编制相关FISH语言程序,考虑了膨胀土隧道非饱和渗流过程中基质吸力变化、土体软化和膨胀效应的影响。以某浅埋膨胀土隧道为工程背景,分析了降雨入渗时间、渗透与膨胀系数对膨胀土隧道围岩变形及支护结构受力的影响。结果表明:膨胀土隧道在降雨入渗过程中,围岩水平应力增大明显,而垂直应力变化不大;支护结构逐渐由竖向挤压变形转变为水平挤压变形;土体渗透和膨胀系数对支护结构受力影响很大,当渗透和膨胀系数增加到一定值后,衬砌弯矩显著增大,隧道安全性和稳定性大幅降低。 展开更多

关键词 降雨入渗 非饱和渗流 膨胀土 隧道 数值模拟

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合肥地铁单线膨胀土浅埋暗挖隧道施工工法研究 被引量：19

3

作者 舒东利 晁峰 +1 位作者 王明年 于丽 《地下空间与工程学报》 CSCD 北大核心 2017年第S2期726-731,共6页

合肥地铁1号线试验段终点-云谷路站浅埋暗挖区间穿越膨胀土地层,因膨胀土具有胀缩性、裂隙性等不良工程特性会对施工造成一定影响,选取合适的施工工法及开挖进尺能有效降低其影响。通过调研分析得出小跨度膨胀土隧道常采用台阶法、先拱... 合肥地铁1号线试验段终点-云谷路站浅埋暗挖区间穿越膨胀土地层,因膨胀土具有胀缩性、裂隙性等不良工程特性会对施工造成一定影响,选取合适的施工工法及开挖进尺能有效降低其影响。通过调研分析得出小跨度膨胀土隧道常采用台阶法、先拱后墙法、全断面法等施工。基于渗流场-附加膨胀应力场耦合数值模拟方法,考虑地表降雨对隧道施工的影响,考虑结构安全性与经济性,通过数值计算与现场实测对比分析,得出台阶法最适合合肥地铁单线隧道施工,并建议开挖进尺小于等于1.5 m。为小跨度膨胀土浅埋暗挖隧道施工工法的选择提供了参考,具有一定的指导意义。 展开更多

关键词 膨胀土 浅埋暗挖隧道 施工工法 开挖进尺

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过膨胀土隧道塌方段施工技术研究与应用 被引量：12

4

作者 胡世权 《山东建筑大学学报》 2013年第1期73-77,81,共6页

膨胀土具有"浸水膨胀,失水收缩"特性,膨胀土围岩是决定隧道稳定和安全的重要影响因素,因而改善膨胀土隧道的施工技术,是保证隧道安全的重要途径和手段。文章结合太兴铁路专线小河沟膨胀土隧道施工实践,对过膨胀土隧道塌方段... 膨胀土具有"浸水膨胀,失水收缩"特性,膨胀土围岩是决定隧道稳定和安全的重要影响因素,因而改善膨胀土隧道的施工技术,是保证隧道安全的重要途径和手段。文章结合太兴铁路专线小河沟膨胀土隧道施工实践,对过膨胀土隧道塌方段施工技术进行了研究和探索,提出了无工作室超前大管棚过塌方段技术及改进"三台阶七步法"施工开挖技术,总结了相应的支护技术要点。 展开更多

关键词 岩土工程 膨胀土隧道 塌方段 无工作室超前大管棚 改进三台阶七步法

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增湿条件下膨胀土隧道近距离下穿既有地铁车站施工力学分析 被引量：11

5

作者 施有志 林联泉 +1 位作者 徐建宁 秦佳佳 《铁道科学与工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第1期200-210,共11页

为确保膨胀土地层渗水后,矿山法隧道近距离下穿既有地铁车站施工过程隧道及车站的安全,以合肥地铁5号线下穿既有车站隧道工程为依托,采用PLAXIS 3D岩土有限元软件精细化模拟整个施工过程,计算分析隧道、地层及既有车站结构的响应规律。... 为确保膨胀土地层渗水后,矿山法隧道近距离下穿既有地铁车站施工过程隧道及车站的安全,以合肥地铁5号线下穿既有车站隧道工程为依托,采用PLAXIS 3D岩土有限元软件精细化模拟整个施工过程,计算分析隧道、地层及既有车站结构的响应规律。研究结果表明:隧道下穿车站结构时经历的应力场较低;引起的地层变形主要表现为底部隆起和掌子面回弹变形;隧道下穿后,车站结构表现为中部隆起,前后两端沉降,施工时应控制既有车站的局部上浮。结合监测数据分析,表明隧道自身和既有车站基本处于安全稳定状态,施工方案合理可靠。 展开更多

关键词 增湿条件 膨胀土隧道 近距离下穿 既有车站 数值模拟 现场监测

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膨胀性土质隧道围岩级别划分与支护对策研究 被引量：11

6

作者 李树忱 徐钦健 +2 位作者 冯现大 胡世权 周强 《山东大学学报（工学版）》 CAS 北大核心 2012年第4期79-85,97,共8页

采用统计分析结合室内试验的方法,对山西某膨胀性土质隧道的工程地质性质进行了测试分析,系统研究了隧道出口端膨胀性土质的物理力学特性,提出了具有实用参考价值的铁路土质隧道围岩级别划分的亚级细化标准,并结合地质雷达图谱提供的相... 采用统计分析结合室内试验的方法,对山西某膨胀性土质隧道的工程地质性质进行了测试分析,系统研究了隧道出口端膨胀性土质的物理力学特性,提出了具有实用参考价值的铁路土质隧道围岩级别划分的亚级细化标准,并结合地质雷达图谱提供的相关参数数据,综合室内实验土体物理力学参数,对该膨胀性土质隧道的围岩分级进行了亚级细化,从而调整了该隧道的支护参数,改良了出口端的整体支护。研究结果对膨胀性土质的特性进行了合理评价,为隧道开挖方案的确定和支护参数的优化提供了理论依据,对今后膨胀性土质隧道的安全施工具有极其重要的实践价值和理论意义。 展开更多

关键词 膨胀性土质隧道 围岩分级 亚级细化 衬砌支护

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膨胀土中隧道的地层—结构法数值模拟研究 被引量：5

7

作者 刘佳星 《山西建筑》 2016年第16期176-178,共3页

分析对比了荷载—结构与地层—结构两种隧道衬砌结构的计算方法,并以地层—结构法为基础,利用ABAQUS有限元软件的热—应力耦合功能,通过设置温度的变化,利用膨胀土材料的热胀冷缩实现了土的膨胀,得出的计算结果对实际工程有参考价值。

关键词 膨胀土 盾构隧道 地层—结构法 ABAQUS 数值模拟

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膨胀土浅埋隧道松动土体力学行为及侵限处理施工技术 被引量：5

8

作者 王金明 《华北水利水电大学学报（自然科学版）》 2015年第3期63-67,共5页

以某膨胀土浅埋隧道侵限处理施工为例,分析了初支侵限的原因;通过调查地表裂缝分布情况,分析了膨胀土浅埋隧道松动土体力学行为及地表裂缝成因;阐述了2种不同工况下膨胀土浅埋隧道初支侵限的处理方案.得到如下结论:膨胀土浅埋隧道破裂... 以某膨胀土浅埋隧道侵限处理施工为例,分析了初支侵限的原因;通过调查地表裂缝分布情况,分析了膨胀土浅埋隧道松动土体力学行为及地表裂缝成因;阐述了2种不同工况下膨胀土浅埋隧道初支侵限的处理方案.得到如下结论:膨胀土浅埋隧道破裂角大于规范计算值;由于施工原因,地表横向和纵向裂缝同时存在,纵向裂缝大致呈45°角偏向隧道中心线发育;对于已完成全断面开挖的段落,侵限处理可采用先设置临时模筑衬砌,待隧道开挖贯通后再换拱;对于仅完成上台阶开挖的段落,可直接进行换拱处理. 展开更多

关键词 膨胀土 浅埋隧道 松动土体力学行为 侵限处理

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膨胀土地层下地铁隧道盾构管片受力数值计算分析 被引量：5

9

作者 王刚 贺飞 +2 位作者 陈靖 吴玲玲 彭龙贵 《西安工业大学学报》 CAS 2016年第2期114-119,共6页

针对膨胀土变形对合肥地铁隧道盾构施工影响规律,基于修正惯用法理论,应用ANSYS模拟软件对合肥地铁盾构管片受力进行分析,研究其在不同膨胀力作用下管片受力及变形的变化特点.结果表明:合肥地铁盾构管片在膨胀土的膨胀力作用下,管片侧... 针对膨胀土变形对合肥地铁隧道盾构施工影响规律,基于修正惯用法理论,应用ANSYS模拟软件对合肥地铁盾构管片受力进行分析,研究其在不同膨胀力作用下管片受力及变形的变化特点.结果表明:合肥地铁盾构管片在膨胀土的膨胀力作用下,管片侧向水平位移得到一定程度的抑制,对隧道顶底部位移产生一定的控制作用;随着膨胀力的增大,管片整体围岩压力水平提高,管片轴力及其接头处的应力也相应增加.当轴力达到一定量值时,管片接头处将发生错台破坏,不利于管片的整体稳定.在膨胀土中进行盾构施工时,应合理控制土体的膨胀变形,才能保证盾构管片的长期稳定,研究成果为地铁隧道的快速施工及安全运营提供可靠的技术保障. 展开更多

关键词 合肥地区 膨胀土 地铁施工 盾构管片 数值模拟

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干湿交替条件下膨胀围岩胀缩规律的试验研究 被引量：4

10

作者 杨军平 王沾义 +2 位作者 周立新 马勇 樊永华 《铁道科学与工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2017年第1期117-125,共9页

为研究干湿交替条件下膨胀围岩的胀缩演变规律,利用南宁地区的膨胀土制作了膨胀土隧道物理模型。通过对隧道模型进行五个循环的干湿交替试验,得出了围岩在吸水及失水条件下的应力—时间关系曲线,并对围岩在吸水及失水过程中的力学响应... 为研究干湿交替条件下膨胀围岩的胀缩演变规律,利用南宁地区的膨胀土制作了膨胀土隧道物理模型。通过对隧道模型进行五个循环的干湿交替试验,得出了围岩在吸水及失水条件下的应力—时间关系曲线,并对围岩在吸水及失水过程中的力学响应及行为表现进行了分析与描述。结果表明:随循环次数的增加,各应力—时间关系曲线趋于平缓,各阶段围岩应力变化值呈减小及各阶段循环所耗时间呈逐渐短化的趋势。说明干湿交替作用,使围岩的胀缩能力减弱,渗透性提高。此外,在围岩湿胀引起的洞周总围岩应力增加值中,底板处最大约为40kpa,因此在隧道设计和施工时应注意底板的变形。 展开更多

关键词 膨胀土隧道 胀缩演变规律 干湿循环 膨胀围岩 胀缩能力 力学响应

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膨胀力对合肥市轨道交通浅埋暗挖隧道的影响研究 被引量：4

11

作者 王明年 舒东利 +1 位作者 于丽 晁峰 《路基工程》 2017年第1期204-207,共4页

以合肥轨道交通1号线为工程依托,采用数值模拟与工程实测相结合的方式,以开挖过程中地表沉降和隧道变形为评价指标,分析了膨胀土地层对浅埋暗挖台阶法施工过程的影响。

关键词 膨胀土 浅埋暗挖隧道 地表沉降 数值模拟 现场实测

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增湿作用下膨胀土隧道围岩变形及稳定性分析

12

作者 陈明 《铁道建筑技术》 2024年第6期4-7,61,共5页

增湿作用下,膨胀围岩与水分相互作用直接影响隧道稳定性,从而引发隧道病害。为了明确围岩膨胀特性、归纳增湿作用下膨胀土隧道受力变形规律,本文以早胜三号隧道为背景,通过室内试验与数值模拟相结合的方法,在ABAQUS内置温度场模拟湿度... 增湿作用下,膨胀围岩与水分相互作用直接影响隧道稳定性,从而引发隧道病害。为了明确围岩膨胀特性、归纳增湿作用下膨胀土隧道受力变形规律,本文以早胜三号隧道为背景,通过室内试验与数值模拟相结合的方法,在ABAQUS内置温度场模拟湿度场的理论基础上,分析含水率变化及7种工况下不同空间位置局部膨胀的隧道围岩变形及稳定性变化规律。结论:含水率的增大加剧了拱顶处围岩变形,反向抑制了仰拱处围岩变形;局部膨胀时,膨胀部位围岩变形随之增大;增湿作用下初期支护的最不利部位为仰拱,其次为边墙;当拱顶和仰拱同时受膨胀力与边墙和仰拱同时受膨胀力时,隧道初期支护处于最危险状态。研究成果可有效指导膨胀土隧道围岩变形控制及初期支护结构设计。 展开更多

关键词 膨胀土隧道 增湿作用 围岩变形 湿度场模拟 稳定性计算

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干湿交替条件下膨胀土隧道衬砌内力试验研究 被引量：4

13

作者 杨军平 王沾义 +2 位作者 樊永华 马勇 周立新 《铁道科学与工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2016年第11期2220-2228,共9页

为开展衬砌受膨胀土胀缩特性影响的内力变化及变形特征的规律性研究,对膨胀土隧道模型实施了5个循环的干湿交替试验。研究结果表明:在衬砌弯曲应力值方面,其随循环次数的增加呈减小趋势,衬砌弯曲应力—时间关系曲线趋于平缓,说明衬砌受... 为开展衬砌受膨胀土胀缩特性影响的内力变化及变形特征的规律性研究,对膨胀土隧道模型实施了5个循环的干湿交替试验。研究结果表明:在衬砌弯曲应力值方面,其随循环次数的增加呈减小趋势,衬砌弯曲应力—时间关系曲线趋于平缓,说明衬砌受膨胀围岩胀缩效应的影响随循环次数的增加而逐渐减弱;在衬砌变形方面,受围岩吸水膨胀影响,衬砌被压扁,且拱腰处为最不利截面。而受失水收缩影响,衬砌发生弹性恢复变形但残留部分塑性变形;在循环时间方面,其随循环次数的增加而逐次减短,说明干湿循环作用能扩展土体中水分运动的孔隙网络,提高围岩的渗透能力。 展开更多

关键词 膨胀土隧道 干湿循环 胀缩效应 衬砌弯曲应力 衬砌变形

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膨胀土地层大直径盾构隧道健康监测与分析研究 被引量：3

14

作者 张斌 《铁道建筑技术》 2018年第7期60-64,68,共6页

膨胀土地层受地下水影响较大,具有显著的吸水膨胀和失水收缩的变形性能,若处理不当容易给穿越该区的隧道工程带来巨大的技术难题,极易出现地面开裂、塌陷、隆起等工程病害。为了探究膨胀土地层对大直径盾构隧道结构的影响,以扬州瘦西湖... 膨胀土地层受地下水影响较大,具有显著的吸水膨胀和失水收缩的变形性能,若处理不当容易给穿越该区的隧道工程带来巨大的技术难题,极易出现地面开裂、塌陷、隆起等工程病害。为了探究膨胀土地层对大直径盾构隧道结构的影响,以扬州瘦西湖盾构隧道穿越膨胀土地层为背景,通过对盾构隧道的健康监测与数据分析,结合膨胀土的试验结果,开展膨胀土地层大直径盾构隧道地层变形规律、管片内力及所受土压力变化研究。研究结果发现膨胀土性质极大地影响了土压及地层沉降变化。扬州瘦西湖盾构隧道健康监测的主要成果能够为今后类似工程提供可靠的分析评价资料和科学的安全预测依据。 展开更多

关键词 膨胀土地层 大直径盾构 盾构隧道 健康监测 数据分析

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膨胀土地区下穿湖底隧道防水施工分析 被引量：2

15

作者 马玉辉 《江西建材》 2021年第3期178-179,共2页

文中以合肥方兴湖下穿隧道工程为例,介绍了隧道防水设计与施工情况,目前工程已竣工通车使用多年,各项指标满足相关规范要求,说明了防水设计与施工技术的科学性与合理性。

关键词 膨胀土 隧道 防水

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基于工程实例的渠道膨胀土边坡滑坡处理与探讨 被引量：2

16

作者 刘洪超 《灌溉排水学报》 CSCD 北大核心 2018年第S2期92-96,共5页

【目的】探讨膨胀土渠道开挖施工技术,总结其滑坡处理的经验教训,为类似工程的设计、施工提供参考。【方法】以南水北调中线工程中典型膨胀土渠段滑坡处理的工程实例为研究对象。采用试验分析膨胀土的工程特性,利用工程对比分析的方法,... 【目的】探讨膨胀土渠道开挖施工技术,总结其滑坡处理的经验教训,为类似工程的设计、施工提供参考。【方法】以南水北调中线工程中典型膨胀土渠段滑坡处理的工程实例为研究对象。采用试验分析膨胀土的工程特性,利用工程对比分析的方法,探讨了在膨胀土渠道滑坡产生的原因和处理措施。【结果】提出了把渠道边坡抗滑桩加坡面梁的支护结构理解成大断面隧洞的开挖支护结构的新思路。以此"创新"的思路来更深刻地理解施工规范和各项技术要求并提出了优化的施工方案。运用大断面隧洞开挖支护的理论,膨胀土渠道施工宜采取"短进尺,强支护"的技术路线。【结论】施工时应适时使左右岸坡面梁和抗滑桩形成一个整体受力结构,完成一个开挖支护循环后及时跟进实施下一个开挖支护循环,同时加强施工排水措施。 展开更多

关键词 渠道 膨胀土 滑坡处理 隧洞开挖

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膨胀土条件下大断面隧道初支优化与变形控制 被引量：2

17

作者 王红亮 《中国水能及电气化》 2021年第4期17-21,26,共6页

膨胀土的收缩破坏被称为"隐藏的灾害",在膨胀土隧道施工中适当提高钢拱架刚度和预留合理变形量对控制变形非常有效。为有效控制膨胀土段隧道大变形,文章提出采用钢拱架替代原设计钢格栅,将预留变形量由原来的15mm增加到25mm,... 膨胀土的收缩破坏被称为"隐藏的灾害",在膨胀土隧道施工中适当提高钢拱架刚度和预留合理变形量对控制变形非常有效。为有效控制膨胀土段隧道大变形,文章提出采用钢拱架替代原设计钢格栅,将预留变形量由原来的15mm增加到25mm,在后续施工中有效控制了隧道变形。经监测数据统计分析,采用钢拱架代替钢格栅,使得隧道初支变形平均减少35%,避免了初支破坏和隧道侵限;将预留变形量增大,既能保证隧道变形侵限,又能减少二衬超方量,综合经济效益良好。 展开更多

关键词 膨胀土 隧道 变形 控制

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膨胀土隧道变形破坏的数值模拟 被引量：2

18

作者 孙柏林 王寿治 路为 《山西建筑》 2014年第25期190-192,共3页

依据隧道地质条件及膨胀土的物理力学参数指标,采用离散元分析计算软件UDEC(Universal District Element Code),建立了数值计算模型,对围岩的变形过程进行了数值模拟,根据数值模拟结果,提出了相应的施工建议和围岩失稳破坏的治理措施。

关键词 膨胀土 隧道开挖 围岩破坏 数值模拟

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增湿条件下膨胀土隧道围岩的稳定性 被引量：2

19

作者 陈纤 吴宝游 +1 位作者 罗文俊 徐鑫洋 《土木与环境工程学报（中英文）》 CSCD 北大核心 2021年第2期26-34,共9页

增湿条件下,膨胀土的强度会降低并产生膨胀力,在两者的共同作用下,膨胀土隧道围岩稳定性会严重降低,有必要研究增湿条件下膨胀土隧道围岩的变形和衬砌受力。采用室内试验和数值模拟的方法对膨胀土隧道围岩稳定性进行研究,对不同含水率... 增湿条件下,膨胀土的强度会降低并产生膨胀力,在两者的共同作用下,膨胀土隧道围岩稳定性会严重降低,有必要研究增湿条件下膨胀土隧道围岩的变形和衬砌受力。采用室内试验和数值模拟的方法对膨胀土隧道围岩稳定性进行研究,对不同含水率的重塑膨胀土进行剪切试验,得出摩擦角、黏聚力与含水率的拟合关系式,运用ABAQUS有限元软件对膨胀土隧道开挖过程进行仿真分析,并利用温度场模块模拟隧道围岩增湿膨胀,得出隧道增湿前后应力与位移的变化规律,同时设计正交试验,分析各因素对膨胀土浅埋隧道稳定性的影响。结果表明:围岩增湿之后,围岩拱腰处的应力值增加明显,拱顶和拱底处应力值减小;衬砌的拱底处纵向位移值增加,拱顶处纵向位移值减小。通过设计正交试验,采用极差和方差分析得到对膨胀土浅埋隧道围岩稳定性影响最大的因素为增湿强度,其次为覆跨比、膨胀厚度和膨胀系数。 展开更多

关键词 膨胀土 隧道围岩 室内试验 数值模拟 正交试验

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增湿条件下的膨胀土隧道衬砌安全系数分析 被引量：2

20

作者 余泽新 杨幼江 《地下空间与工程学报》 CSCD 北大核心 2019年第S01期436-442,共7页

膨胀土具有遇水膨胀软化、失水收缩开裂的特性,常引发工程安全问题。目前,关于膨胀土隧道的研究多集中于施工过程,而并未考虑到运营过程中增湿条件对膨胀土隧道衬砌结构受力的影响。针对该问题,以平山膨胀土隧道项目为背景,根据渗流场... 膨胀土具有遇水膨胀软化、失水收缩开裂的特性,常引发工程安全问题。目前,关于膨胀土隧道的研究多集中于施工过程,而并未考虑到运营过程中增湿条件对膨胀土隧道衬砌结构受力的影响。针对该问题,以平山膨胀土隧道项目为背景,根据渗流场和温度场控制微分方程的相似性,运用FLAC3D温度模块模拟降雨入渗过程。研究了降雨入渗过程中隧道二次衬砌的弯矩和轴力随膨胀率的变化规律。探讨了增湿过程对衬砌结构受力以及安全系数的影响。结果表明:含水率和膨胀率的增加使得二次衬砌弯矩与轴力产生显著变化。增湿过程使得围岩衬砌安全系数显著降低。建议在膨胀土隧道设计中,充分考虑膨胀率与干湿循环的影响,选用更加保守的安全系数。 展开更多

关键词 膨胀土 隧道 膨胀率 增湿 安全系数

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