渗水条件下膨胀土隧道围岩湿度场演化规律数值模拟研究

Numerical Analysis of Moisture Field Evolution in Expansive Soil around Tunnel under Infiltration Condition

膨胀土中膨胀力的发展主要受到湿度场变化的影响。为了解隧道周边土体湿度场随开挖过程的演化规律,基于数值模拟方法,首先根据隧道开挖引起的围岩偏应力变化梯度集中区(结合位移量),定义一个表征隧道周边土体受开挖影响范围的"松动区",并给出"松动区"范围的确定方法。然后根据温度场与湿度场相关理论及变量的相似性,通过膨胀力试验和表面浸润试验,反演确定温度场分析所需的土体热膨胀系数α和导热系数λs。采用PLAXIS的热模块,分析膨胀土隧道松动区在不同扰动程度下湿度场随隧道开挖过程的演化规律。结果表明,松动区渗水增湿影响深度随着时间逐渐增大,隧道开挖对周边土体的扰动越显著,松动区增湿速度就越快,越易接近饱和,意味着隧道衬砌结构受到的膨胀力也会越大。隧道施工中应尽量减少对周边土体的扰动,并注重对地表水体的截、排处理。