土拱静力性能及荷载传递机制研究

　　城市轨道交通不仅节省了城市地面空间，还舒缓了地面交通压力，目前已成为解决城市交通拥堵、大气污染等问题的主要方式，但在人们享受轨道交通带来便利的同时，也碰到了诸多安全问题，隧洞地层变形和差异变形、地表路面变形、周边建筑物倾斜甚至倒塌、衬砌开裂及纵向开裂等。同时，我国中西部地区分布着大面积的黄土窑洞建筑，它具有因地制宜、融于自然、绿色环保、节约耕地等优点，在解决农村居民的住房问题、节约建筑资源、减少建筑污染等方面具有重大的现实意义。在近百年的传承中，黄土窑洞长期受自然环境风化侵蚀与窑顶渗水受潮及干燥的反复作用，再加上人为的破坏及保护不够重视，使得黄土窑洞处于土体松动、局部坍塌、节理遍布、渗水漏雨、接口开裂、承载力不足等多种病害缠身的复杂状态，甚至有的窑洞处于即将坍塌的危险状态。土拱作为黄土隧洞的承载结构决定其安全稳定性，研究土拱静态力学行为及荷载传递机制可为黄土隧洞准确设计施工、科学评估其安全性能、制定科学合理的加固方案提供理论依据和技术支撑。同时，有效利用土体的“拱效应”有利于降低黄土隧洞的建设成本。基于黄土隧洞材料离散性和构造特殊性，黄土隧洞的力学行为和变形规律等方面研究较少，对结构受力破坏尚未开展相关研究。本文基于位移控制的土拱模型竖向静力加载试验和有限元分析，研究土拱静态力学行为及荷载传递机制，找出土拱结构受力状态下的薄弱部位及“拱效应”区域，为黄土隧洞的设计施工、安全评估及加固保护提供理论支撑。

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