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为缩小中西部发展的差距,近年来加快了西部交通体系的建设,隧道作为一种能够使线路更加平直的构筑物在西部山区交通体系的修建中频繁采用。由于我国西部黄土地层分布广泛,加上列车速度的不断加快,隧道开挖断面面积也随之增大,这些因素促使大断面隧道通过黄土地层这一课题的诞生。该论文以宝兰客专王家沟隧道为工程背景,通过查阅文献总结高含水量黄土的工程特性及开挖大断面黄土隧道领域的研究进展;将王家沟隧道原状土样进行室内实验得出主要物理力学参数,并对比分析含水量的变化对黄土工程特性的影响;基于突变理论用有限元软件分析埋深50 m时王家沟隧道的变形控制基准,同时分析各台阶开挖后的稳定程度;为了更加深刻的了解隧道开挖后支护体系的受力状况,在王家沟隧道DK983+892断面处通过安装相关监测仪器收集现场隧道支护体系的受力资料,分析隧道开挖时支护体系的受力变化规律和断面分布形式。在分析隧道变形和受力的基础上综合判断隧道的稳定性;采用MIDAS有限元软件模拟分析隧道开挖过程及隧道通过沟谷和陷穴时支护体系的稳定性。通过对大断面黄土隧道变形控制基准和稳定性分析研究得出的规律和结论有:(1)经过查阅文献和室内实验分析发现当黄土的含水量不同时黄土工程特性发生显著变化,随着黄土含水量的增大,摩擦角及粘聚力等参数均急剧减小。(2)基于突变理论通过数值模拟研究大断面黄土隧道在埋深50 m时隧道的变形控制基准,分析发现数值模拟在变形控制基准研究方面具有经济快捷的特点,针对隧道在不同断面各种施工方法下均能建立合理、可靠的变形控制基准。(3)经分析支护体系的现场实测资料和数值模拟结果,研究隧道开挖时支护体系的受力变化特征和断面分布形式,分析发现大断面黄土隧道最大跨以上部位材料的受压严重,边墙部位受拉较大;从隧道变形和受力两个方面综合判定大断面黄土隧道的稳定性,研究结果显示该方法能够全面有效的判断隧道的稳定性。(4)通过数值模拟分析了大断面黄土隧道通过沟谷和陷穴地段时隧道的稳定性,研究显示当隧道埋深最小值大于两倍洞径时沟谷对隧道开挖的影响可以忽略,而陷穴对隧道开挖影响最小埋深值为一倍洞径。