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涵洞工程在我国西北黄土地质区分布广泛且使用频繁。钢波纹管涵洞作为新式涵洞，在软弱土质区域拥有良好的应用前景，但既有研究未充分考虑黄土地质的影响。本文采用室内实验与数值模拟的方法，分析静力、动力与降雨工况条件下黄土地区钢波纹管涵洞的受力变形规律，以及加固防渗措施分析。首先，对陕西地区的黄土进行剪切、湿陷与压缩等实验，计算黄土的增湿等效压应力、剪应力及增湿抗剪强度，分析其在含水率增加情况下的物理性质变化规律。其次，应用有限元计算的方法，模拟3m、5m、10m、15m、20m的填土高度，计算黄土地区1m、2m、4m管径的钢波纹管涵洞受力状况。同时设计1：40的等比大小钢波纹管室内模拟实验，验证有限元计算结果的可靠性。有限元动力工况即在路基顶部添加公路I级荷载，分析钢波纹管涵洞观测点的应力与位移值分布规律。最后，选择12h、24h、36h、48h、60h作为降雨工况的5个时间阶段。对路基黄土进行应力渗流分析；对地基黄土应用增湿等效压应力与剪应力，模拟含水率增大带来的强度降低与湿陷；建立钢波纹管涵洞整体模型，选择1/2、1/4及全洞口三个断面为观测截面，设计加固防渗措施，计算并整合应力位移结果。
本文主要结论如下：第一，通过实验得到黄土含水率增加产生湿陷的增湿等效压应力、剪应力表达及黄土增湿剪损含水量，绘制黄土增湿抗剪强度包线，得出其粘聚力的下降约58%，内摩擦角下降约4.5%。第二，随着填土高度增加，整体位移沉降量与管径大小成正比，各点应力值与管径大小成正比，其中4m管径的钢波纹管涵洞能够承受更大的土荷载，沉降与变形量随之增加。同一位置下，钢波纹管外侧应力、应变较大，波峰处应力值稍大于波谷处。在填土高度为20m时，最大沉降位移44.05mm，最大应力值183.12MPa。随着填土高度的增加，竖向土压力增长速率逐渐减小。第三，在行车荷载下，钢波纹管波峰与波谷处出现了拉、压应力正负相对的情况。填土高度大于3m时，行车荷载对钢波纹管受力的影响占比远小于土压力荷载。第四，在降雨量115mm作用60h后，雨水入渗影响到底部的地基黄土，且距离洞口越近，对路基黄土与地基黄土的影响越早，钢波纹管涵洞的位移沉降越大。在雨水的入渗过程中，钢波纹管各点应力值出现先增后降的趋势。第五，设计加固防渗措施并量化改善效果，各观测点沉降位移均减小40%左右，应力分布更加均匀，洞口与涵洞中部的沉降差变小。
本文主要结论如下：第一，通过实验得到黄土含水率增加产生湿陷的增湿等效压应力、剪应力表达及黄土增湿剪损含水量，绘制黄土增湿抗剪强度包线，得出其粘聚力的下降约58%，内摩擦角下降约4.5%。第二，随着填土高度增加，整体位移沉降量与管径大小成正比，各点应力值与管径大小成正比，其中4m管径的钢波纹管涵洞能够承受更大的土荷载，沉降与变形量随之增加。同一位置下，钢波纹管外侧应力、应变较大，波峰处应力值稍大于波谷处。在填土高度为20m时，最大沉降位移44.05mm，最大应力值183.12MPa。随着填土高度的增加，竖向土压力增长速率逐渐减小。第三，在行车荷载下，钢波纹管波峰与波谷处出现了拉、压应力正负相对的情况。填土高度大于3m时，行车荷载对钢波纹管受力的影响占比远小于土压力荷载。第四，在降雨量115mm作用60h后，雨水入渗影响到底部的地基黄土，且距离洞口越近，对路基黄土与地基黄土的影响越早，钢波纹管涵洞的位移沉降越大。在雨水的入渗过程中，钢波纹管各点应力值出现先增后降的趋势。第五，设计加固防渗措施并量化改善效果，各观测点沉降位移均减小40%左右，应力分布更加均匀，洞口与涵洞中部的沉降差变小。