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膨胀土问题是地下工程领域最为复杂的研宄难题之一。因其吸水膨胀、失水收缩并反复变形的性质,常常对地下结构造成危害。我国膨胀土地区隧道施工的研究较少,缺乏大量的施工经验,特别是大断面膨胀围岩隧道雨季施工的经验更加的稀少。 本文以广西宜河高速公路某大断面膨胀围岩隧道为依托工程,现场取土样进行不同含水率(15％、20%、25%)的抗剪强度试验,通过资料选取该膨胀土的蠕变模型为广义开尔文模型及蠕变公式,以此为基础,运用ANSYS有限元软件对含水率为25%(雨季)时四种开挖方式(全断面开挖法、CD法、台阶法、双侧壁导坑法)进行数值模拟,在考虑围岩蠕变的情况下,分析分析不同开挖方式对围岩及支护的应力变形影响规律。 本文所做的工作有以下几个方面: (1)对广西宜河高速公路某大断面隧道工程,现场取土样进行不同含水率(15%、20%、25%)的抗剪强度试验,发现随着含水率的增大,抗剪强度指标粘聚力c和内摩擦角P、切线弹性模量Et的平均值都不断减小。 (2)根据资料比对多种膨胀土粘弹性模型,选取开尔文模型为该膨胀围岩的粘弹性模型。 (3)结合工程实际,建立考虑围岩蠕变情况下,四种开挖方式(全断面开挖法、CD法、台阶法、双侧壁导坑法)的隧道开挖有限元模型,求解计算得到膨胀围岩的应力变形情况和锚杆与喷射混凝土层支护的受力情况。 (4)对模型计算结果进行分析。 结果表明:在雨季施工中,由于全断面开挖法,每次开挖面积很大,对土体产生的扰动较大,对膨胀围岩的应力、变形及锚杆支护等方面都有着巨大的影响。尤其在考虑了围岩蠕变的情况下,其沉降量远远大于其他3种开挖方法。双侧壁导坑法和台阶法为这类多次开挖,且每次开挖量比较小,对土的扰动小的开挖方式,适合在雨季膨胀土的切线弹性模量、内聚力和内摩擦脚都急剧下降的情况下进行施工。