[发明专利]湿陷性黄土隧道浸水试验方法

说明书

本发明涉及湿陷性黄土隧道浸水试验方法。针对湿陷性黄土隧道工程特点，研究合理的试验方法与场地湿陷变形正确的评价方法是目前亟待解决的问题。本发明在需评价的隧道场地地表及仰拱持续灌入足量的水，通过水分自由下渗使湿陷性土层达到饱和，发生湿陷性变形；通过布设的各类监测数据分析地层湿陷变形分布、水分运移情况及衬砌结构受浸水影响的受力变形情况，从而对黄土隧道建设场地以及隧道基底土层湿陷性大小做出评价。本发明能较为真实地反映黄土隧道建设场地在实际浸水条件下湿陷变形规律，能揭示地表大面积浸水及基底浸水情况下对黄土隧道受影响程度大小，从而为基底处理与否、衬砌结构合理设计等问题提供依据。

技术领域

本发明涉及隧道地基湿陷性研究技术领域，具体涉及一种湿陷性黄土隧道浸水试验方法。

背景技术

湿陷性黄土隧道因其洞身处于湿陷性黄土地层中时，一旦隧道地基遭受浸水而产生不均匀沉降变形时，必然对隧道衬砌结构构成威胁。一方面，隧道黄土围岩遭受水分运移增湿作用，引起隧道基底下地基产生不均匀沉降，致使隧道衬砌结构出现环向裂缝。另一方面，隧道上覆湿陷性黄土浸水后，土层的自重增大，土结构承担的压力转移到隧道衬砌上，使隧道衬砌结构承担压力增大，向隧道衬砌结构基底下的地基传递，使其基底压力增大。隧道侧墙围岩黄土弹性抗力减小，引起衬砌结构内力发生变化。由于竖向作用压力增大，而侧向弹性抗力减小，极易使衬砌发生竖向开裂。此外，隧道湿陷变形的危害主要来自于仰拱下黄土地层的湿陷性变形量，它具有埋深大的特点，深埋新黄土的湿陷性及湿陷变形可能发生的条件与传统浅埋新黄土的湿陷性及湿陷变形可能发生的条件存在不同。隧道工程开挖引起围岩的应力卸载，与建筑基础作用于地基的应力加载，导致建筑地基的应力条件与隧道工程的应力条件差异较大，所以采用传统建筑地基湿陷变形评价方法分析隧道工程地基的湿陷变形存在问题。因此，针对湿陷性黄土隧道工程特点，研究合理的试验方法与场地湿陷变形正确的评价方法是目前亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种湿陷性黄土隧道浸水试验方法，模拟在有隧道穿越湿陷性黄土地层的场地地表大面积长时间浸水及仰拱基底浸水情况下，实测地层产生的湿陷变形、水分入渗影响深度范围、隧道受浸水影响可能遭受的变形和破坏，进而评价隧道围岩发生湿陷可能性、场地湿陷性、隧道地基湿陷变形程度，为隧道的设计施工提供可靠的依据。

本发明所采用的技术方案为：

湿陷性黄土隧道浸水试验方法，其特征在于：

包括以下步骤：

步骤1：在黄土隧道上方地表开挖浸水试坑，并标记出各地表监测点位，完成沉降监测深标点及水分计埋设点预钻孔；

步骤2：逐一埋设主要由沉降杆、护筒和标尺构成的沉降监测点，埋设完成后，在试坑影响区域以外设置基准点，记录各沉降标与基准点初始高差，试验开始后通过高差变化反映不同地层的湿陷变形量；

步骤3：逐一埋设水分计，读取初始体积含水率数据，根据试验过程中数据的变化判断浸水影响深度和范围；

步骤4：在相应隧道断面上布设土压力盒、钢筋计和沉降监测点，监测试坑浸水后隧道受力变形变化，评价地表浸水对隧道结构影响程度；

步骤5：试坑下方对应隧道段仰拱预设渗水孔及截水埂，为后期仰拱浸水做准备；

步骤6：向试坑内持续注水，使水面高度保持在30cm，持续监测各项数据直至变化稳定，停止注水，并继续监测，直至各项监测数据基本稳定不变；

步骤7：向仰拱试验段注水，保持30cm液面高度，待各项监测数据完全稳定后结束试验。

步骤1中，浸水试坑为开挖深度0.6m的矩形试坑，长度方向与隧道轴向水平。