本文關(guān)鍵詞： 小凈距隧道 濕度場 膨脹巖相似材料 膨脹巖 水分測試儀　出處：《華東交通大學(xué)》2014年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：近年來，小凈距隧道在工程用地、工程投資以及施工工藝等方面展現(xiàn)了很大的優(yōu)勢，越來越受建筑部門的青睞。但在隧道建設(shè)中，由于地質(zhì)條件引起的工程事故逐漸增多，特別是膨脹巖地質(zhì)。膨脹巖具有遇水膨脹失水收縮的特性，其圍巖的應(yīng)力應(yīng)變受周圍水分和圍巖壓力的影響。目前，對膨脹性圍巖中隧道的圍巖應(yīng)力應(yīng)變等方面進(jìn)行了很多研究。但少有對圍巖水分變化進(jìn)行研究。膨脹性圍巖水分分布規(guī)律對于小凈距隧道的圍巖穩(wěn)定有大影響，探索水分的分布規(guī)律具有研究意義。通過室內(nèi)模型試驗?zāi)軌蛴行У膶嶋H工程進(jìn)行模擬，對小凈距隧道工程結(jié)構(gòu)穩(wěn)定分析及施工具有指導(dǎo)意義。 本文首先對膨脹性相似材料進(jìn)行了試驗研究。在膨脹巖相似材料配制過程中，以砂、膨潤土、石灰、外加劑（羥丙基甲基纖維素）和施工用水為材料，采用自由膨脹率和體積膨脹量為直接指標(biāo)，干燥飽和吸水率為間接指標(biāo)，并考慮單軸抗壓強(qiáng)度，設(shè)計了四因素四水平的試驗方案�？偣策M(jìn)行了16組不同配比的試驗，得到了弱、中、強(qiáng)三種不同膨脹性的相似材料。 其次，對水分測試系統(tǒng)進(jìn)行了研究。該測試系統(tǒng)由水分探頭和測試儀兩部分組成。水分探頭是以三氧化二鋁為感濕材料，普通銅絲為電極，結(jié)構(gòu)為同心圓柱型。該探頭屬于阻容復(fù)合式元件，其測量范圍是5%～35%，誤差值在±3%，重復(fù)使用率高（陶瓷可使用1000次），能夠在低高溫和其他惡劣環(huán)境中使用，擁有良好的適應(yīng)性。測試儀是依據(jù)放大電路，采用STM32為控制核心，芯片AD5933為測試核心，設(shè)計了32個通道，能夠同時對32個水分探頭進(jìn)行實時測試并記錄儲存探頭的阻容值。經(jīng)過檢驗，由水分探頭和測試儀共同組成的測試系統(tǒng)具有安全實用，測試數(shù)據(jù)穩(wěn)定等良好特征。 最后，對小凈距隧道進(jìn)行了模型試驗研究。模型試驗設(shè)計了兩種試驗方案，在實際試驗中增加了一組試驗，總共進(jìn)行了三組試驗。在模型試驗中，假設(shè)的隧道單洞跨度為10.8米，拱高為8.5米，兩隧道間距為5.5米，隧道埋深850米。模型試驗采用的相似比為1:50，模型填料利用自配的膨脹性相似材料，并將水分探頭埋入，通過測試儀對水分含量進(jìn)行監(jiān)測。在試驗中考慮了高應(yīng)力、仰拱滯后施工等因素的影響，進(jìn)行了三次模型試驗，試驗結(jié)果表明： 模型初始含水量對模型內(nèi)部的水分變化規(guī)律有很大的影響，在高初始含水量的情況中，水分在自重作用下的滲透影響力大于相似材料的吸濕能力；在較低的初始含水量中開挖巷道，圍巖內(nèi)部的水分變化以膨脹性材料吸濕為主，同時表現(xiàn)出微弱的滲透及水分揮發(fā)的現(xiàn)象。 底板滯后施工對隧道內(nèi)部水分變化規(guī)律有影響，仰拱滯后的時間越長，底板積水的時間就越長，水分在圍巖內(nèi)部的發(fā)展范圍越廣�？梢�，在膨脹性圍巖中開挖隧道應(yīng)該及時施作仰拱，減少底板滯水時間。 圍巖的濕度分布規(guī)律是通過圍巖的水分等高線圖反映出來。在圍巖的濕度圖中能發(fā)現(xiàn)，初始階段水分分布基本均勻。在底板滯水時期，位于隧道上部分的巖層內(nèi)部水分影響較小，而在隧道下部分區(qū)域的內(nèi)部水分影響較大，，通常會出現(xiàn)多個集聚區(qū)域，集聚區(qū)域先是出現(xiàn)在洞室邊幫下方及中間柱下方，隨時間的發(fā)展會形成一個集聚中心在中間柱下方的大集聚區(qū)域，其面積擴(kuò)大，中心位置下移，水分含量變高。在仰拱施工完畢之后，水分的集聚區(qū)域會慢慢擴(kuò)散，最后均勻的分布在巖體中。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：華東交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：U451.5

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：1520645