呈貢隧道膨脹土膨脹特性及應用型本構模型研究

付鈞福 楊超 李化云 代云昊 曹蘇亞

膨脹土膨壓效應導致隧道結構承受復雜的荷載作用，該效應最重要的影響因素是物性指標。以呈貢隧道為依托工程，采用室內試驗方法對膨脹土不同物性指標與膨脹特性之間的相關性及應用型本構模型進行研究，主要成果為：（1）通過擊實試驗獲得的膨脹土試樣物性指標，配制出5種含水率和4種干密度等20個試樣；（2）確定了膨脹力與物性指標呈以e為底的指數函數關系，其中膨脹力與干密度的相關性系數為正、與初始含水率的相關性系數為負；根據該關系式可以快速計算出膨脹力；（3）建立了呈貢隧道及類似膨脹土隧道的應用型本構模型。

隧道工程； 膨脹土； 膨脹力； 膨脹率； 應用型本構模型； 物性指標

U451+.2 A

［定稿日期］2022-03-28

［作者簡介］付鈞福（1999—），男，碩士，研究方向為隧道與地下工程；楊超（1987—），男，碩士，工程師，主要從事隧道工程的建設管理工作。

［通信作者］李化云（1982—），男，博士，副教授，研究方向為隧道與地下工程。

1 研究背景

膨脹土屬于一種典型的特殊高塑性黏性土，其主要成分為所有土粒的表面積與土的質量之比極大的蒙脫石，在含水率不同的情況下，其體積會產生大幅度變化。我國是世界上含有膨脹土最多的國家之一，如云、貴、川等省份均有其分布。近年來，隨著我國隧道工程建設規模越來越大，受到地質、運輸載具速度和設計要求提高等條件的限制，隧道修建不可避免遇到膨脹土地層，在此類地層中修建隧道時常會出現邊墻開裂、底板隆起甚至圍巖坍塌等災害［1-3］。……