增濕條件下膨脹土隧道圍巖的穩定性

陳纖，吳寶游，羅文俊，徐鑫洋

(1.華東交通大學 土木建筑學院，南昌 330013；2.中鐵電氣化局集團有限公司，北京 100036)

膨脹土在中國分布廣泛，隨著公路、鐵路隧道等設施的快速增多，隧道線路不可避免遭遇膨脹土地層。由于膨脹土具有吸水膨脹、失水收縮且反復變形的特點[1]，易造成隧道支護體系變形加劇，嚴重時會造成隧道坍塌，例如，穿越膨脹性黃土地層的山西婁煩縣小河溝隧道，由于降雨入滲之后圍巖含水率增加，支護結構產生破裂變形，隧道多次塌方，造成巨大經濟損失[2]。因此，研究膨脹性圍巖增濕對隧道的穩定性影響具有重要的實際工程意義。

目前，學者們對增濕條件下的膨脹土進行了大量研究。繆協興等[3-4]受溫度應力場的啟發，提出一種分析巖體受水作用而產生的應力-應變場的濕度應力場理論，再在給定濕度基礎上，推導出圓形洞室圍巖中的濕度應力場解析解。盧愛紅[5]基于濕度應力場理論，推導了膨脹性圓形洞室在增濕條件下圍巖應力場分布的解析解，并提出了濕度應力場的數值分析方法。Anagnostou[6]將隧道圍巖的膨脹變形看作是流-固耦合過程，認為圍巖變形是開挖邊界處含水率的變化導致的。Ng等[7]通過對非飽和膨脹土邊坡進行現場人工降雨試驗，得出膨脹土邊坡失穩的內在原因。Wittke等[8]借助有限差分法程序分析了由圍巖膨脹引起的應力和位移情況。王明年等[9]基于數值模擬與工程實測，分析了膨脹土地層增濕對淺埋暗挖臺階法的影響。……