超大斷面黃土隧道結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性分析.pdf

1、隨著國(guó)家推動(dòng)和實(shí)施“一帶一路”的重大政策，讓古絲綢之路煥發(fā)新的生機(jī)活力，西部地區(qū)的發(fā)展又邁向了新的高度。西部地區(qū)黃土高原上將會(huì)有越來(lái)越多的公路隧道和鐵路隧道被修建。黃土在我國(guó)分布很廣，主要分布在12個(gè)省和自治區(qū)，而且這些地區(qū)絕大多數(shù)在高烈度地震區(qū)，黃土的物理力學(xué)性質(zhì)、濕陷性、壓縮性、擊實(shí)性、抗剪性以及水理性等基本特性決定了黃土隧道圍巖的工程性質(zhì)，黃土的很多不良特性給隧道的修建帶來(lái)一定的難度，修建超大斷面的黃土隧道不僅僅是隧道面積和跨度的

2、變大，而且在支護(hù)和施工等方面的難度變大。超大斷面黃土隧道的修建在我國(guó)也是剛剛起步，其最優(yōu)斷面形式的選擇對(duì)隧道在自重、地震作用以及考慮雨水滲流和地震耦合作用下的穩(wěn)定性有著很重要的影響，因此本文以超大斷面黃土隧道為研究對(duì)象，主要從以下幾個(gè)方面進(jìn)行了研究：
　?。?）借助有限元軟件ADINA，建立不同斷面形式的超大斷面黃土隧道（圓形斷面、馬蹄形斷面、矩形斷面和蛋形斷面）在不同埋深（超淺埋、淺埋和深埋）情況下的模型。采用靜力強(qiáng)度折減法，不

3、斷折減黃土圍巖的抗剪強(qiáng)度參數(shù)：內(nèi)聚力c和內(nèi)摩擦角?，以計(jì)算不收斂準(zhǔn)則為破壞準(zhǔn)則，分析得到臨界破壞狀態(tài)以及超大斷面黃土隧道在自重作用下的安全系數(shù)，通過(guò)安全系數(shù)、臨界破壞的應(yīng)力應(yīng)變以及襯砌的豎向最大位移來(lái)判斷不同埋深情況下的最優(yōu)斷面形式。
　?。?）運(yùn)用動(dòng)力強(qiáng)度折減法，以最優(yōu)斷面形式的超大斷面黃土隧道為研究對(duì)象，分別研究了其在近場(chǎng)無(wú)脈沖地震作用、近場(chǎng)有脈沖地震作用以及遠(yuǎn)場(chǎng)地震作用下的動(dòng)力穩(wěn)定性，通過(guò)分析對(duì)比隧道的安全系數(shù)、最大第一主應(yīng)

4、力、最大第三主應(yīng)力、襯砌的最大位移以及隧道結(jié)構(gòu)的內(nèi)力，從而找出最優(yōu)斷面形式的超大斷面黃土隧道在近場(chǎng)和遠(yuǎn)場(chǎng)地震作用下的破壞機(jī)理；其次分析圍巖參數(shù)：泊松比和襯砌厚度對(duì)超大斷面黃土隧道穩(wěn)定性的影響，得出隧道在不同泊松比、不同襯砌厚度情況下的變化規(guī)律。
　?。?）研究雨水滲流對(duì)最優(yōu)斷面的超大斷面黃土隧道的穩(wěn)定性，以及同時(shí)考慮雨水滲流和地震耦合作用下超大斷面黃土隧道的穩(wěn)定性，分析得到雨水滲流和地震耦合作用下超大斷面黃土隧道的破壞機(jī)理，從而指

5、導(dǎo)超大斷面黃土隧道的設(shè)計(jì)和施工。
　　研究表明，在綜合考慮經(jīng)濟(jì)和施工因素的情況下，蛋形斷面是超大斷面黃土隧道的最優(yōu)斷面形式；在地震作用下，最優(yōu)斷面形式的超大斷面黃土隧道在近場(chǎng)有脈沖地震作用下的破壞最大；黃土的泊松比對(duì)超大斷面黃土隧道的穩(wěn)定性影響很?。灰r砌厚度越厚，穩(wěn)定性越好；雨水滲流對(duì)超大斷面黃土隧道的穩(wěn)定性影響較小，但是在雨水滲流和地震耦合作用下影響較大。通過(guò)研究分析，得到了超大斷面黃土隧道最優(yōu)斷面形式以及隧道結(jié)構(gòu)的薄弱部位，對(duì)