增湿条件下膨胀土隧道衬砌破坏数值分析

针对小河沟膨胀土隧道降雨增湿塌方现象，以围岩含水率分布变化引起膨胀应力场为主要研究内容，展开增湿对隧道支护结构的影响研究。首先，利用热传导热能量平衡方程与孔隙渗流连续方程数学描述相似性，推导出热传导膨胀模拟增湿膨胀的替代方程。然后，结合室内试验和文献资料，率定膨胀土膨胀力及渗流参数。最后，在正确考虑地质构造影响的基础上运用有限差分软件flac3d热-力耦合模块进行建模计算，分别对不同膨胀力模型的增湿过程进行仿真模拟，得出支护结构受力变形随含水率分布及膨胀力大小的变化规律。分析得到了对隧道支护结构造成不良影响的关键含水率和膨胀力值。研究成果可以有效指导膨胀性黄土隧道支护设计和变形控制。