【摘 要】
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砂卵石土体是由卵石和砂组成的颗粒离散体,其力学行为与砂土、粘土等有很大区别,且其荷载分布模式不明确。而谷仓效应是颗粒物质的常见现象,即为筒仓底部的压强不会随着填充
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砂卵石土体是由卵石和砂组成的颗粒离散体,其力学行为与砂土、粘土等有很大区别,且其荷载分布模式不明确。而谷仓效应是颗粒物质的常见现象,即为筒仓底部的压强不会随着填充颗粒高度增加而呈线性增加,在达到一定高度后会逐渐趋近于饱和。本文以渭武路白鹤桥隧道为依托,通过理论分析、离散元数值模拟及现场土压力测量相结合的综合性研究方法,基于谷仓效应及Janssen模型,定量地分析了砂卵石地层隧道支护结构的力学行为,得出了一些系统性的规律,为研究砂卵石地层隧道荷载结构模式奠定了基础。主要进行了如下工作:首先,广泛调查收集与本课题有关的文献,总结和归纳现有的隧道砂卵石围岩的研究成果以及颗粒物质力学的研究现状,为后续工作的展开奠定基础;其次,在白鹤桥隧道施工现场取样,利用现场试验和离散元数值模拟相结合的方法,确定了白鹤桥隧道砂卵石地层的宏细观特征,得到具有代表性的颗粒级配、含水率、休止角等宏观参数及细观参数;然后,利用标定得到的细观参数,进行了谷仓效应的模拟,证明改进的Janssen公式的合理性,并确定了公式中重要参数转向比J;研究了颗粒级配对荷载的影响,发现当粗颗粒比例为70%的时候,砂卵石土体承载能力最佳,并根据结果给出了侧压力系数、转向比J与粗颗粒比例的关系式;最后,研究了不同跨度砂卵石地层隧道荷载分布模式,给出了Janssen公式对于隧道拱顶竖向压力的修正系数,并以原尺寸模型及现场土压力测量结果验证了荷载公式及修正系数。
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