含水率对粉质黏土隧道稳定性的影响机制

粉质黏土地层含水率变化范围大、力学性能受含水率影响大，在该地层中修建隧道含水率对隧道稳定性影响极大。基于以上背景，依托杨(柳)宣(威)高速公路大营坡隧道，开展含水率变化对粉质黏土隧道稳定性的影响研究。首先分析大营坡隧道失稳段的变形特征及其变形机制，通过三轴压缩试验得到不同含水率粉质黏土的力学参数；其次基于试验数据应用数值计算方法，研究考虑隧道周边不同区域粉质黏土含水率变化对隧道稳定性的影响机制；最终提出粉质黏土隧道失稳判别基准。研究结果表明：(1)该地区粉质黏土具有较强的水敏性，力学性能随含水率升高显著下降，含水率达到40%时，其抗剪强度与弹性模量仅为含水率15%时的10%～20%，含水率的上升造成隧道的整体沉降，大营坡隧道最大沉降量76.7 cm;(2)粉质黏土隧道稳定性随含水率变化可分为4个阶段：稳定阶段(15%～25%)、预警阶段(25%～27.5%)、报警阶段(27.5%～wcr)及失稳阶段(>wcr);(3)拱脚区域围岩含水率升高导致地基承载力不足而无法提供足够的支护抗力，是造成初期支护整体下沉、错台及严重侵限的主要原因。