考虑地面径流动水作用的浅层斜坡稳定性分析

在研究降雨与浅层边坡稳定性时,多考虑降雨入渗造成岩土体基质吸力的减小、孔隙水压力的变化、地下水位的上升以及水对岩土体的软化、劣化效应,却忽略了地面径流动水作用。基于此,引入Navier-Stokes方程描述坡面径流,引入Brinkman-extended Darcy方程描述土体渗流,建立非线性数学模型,推导出坡面径流及土体渗流流速分布,求解出流固界面拖曳力。然后利用刚体极限平衡理论对径流状态下浅层边坡的稳定性进行分析,最后通过实例讨论坡面径流高度、土层厚度、土体强度及边坡倾角对稳定系数的影响,量化地表径流拖曳力效应对浅层边坡稳定性的贡献。结果表明:拖曳力作为一种不利因素,将随着径流高度的增加而增大,当边坡处于临界稳定状态时,较小拖曳力将对边坡稳定产生决定性的影响;斜坡稳定系数对斜坡土层厚度较为敏感,当土层厚度较薄(h=1m)时,坡面径流对斜坡稳定性具有较强的控制作用,坡面径流对斜坡稳定系数的影响达到11.3%;当土层厚度增加到5m时,坡面径流对斜坡稳定系数的影响降到3.3%。     

复杂偏压大跨连拱隧道开挖围岩稳定性研究

连拱隧道作为一种特殊的隧道形式广泛应用于公路隧道建设中,文中以南京乌龙山隧道为背景,通过分析现场检测数据和数值模拟结果,研究不同偏压程度下,浅埋偏压大跨连拱隧道开挖力学响应特征。结果表明,地表坡度对偏压隧道开挖引起的拱顶沉降和拱腰侧向位移有显著影响,且浅埋侧拱腰侧向位移大于深埋侧;中隔墙对连拱隧洞开挖过程中限制围岩变形和边坡稳定性影响显著,这是因为初支和中隔墙形成的整体结构限制了围岩变形并增强了坡体的稳定性。     

桥隧过渡结构对边坡稳定性影响分析

当隧道洞口处于边坡坡面上时,隧道开挖亦对边坡的稳定造成影响,而当隧道与桥梁相连时,其过渡结构对边坡的影响更加复杂。以某隧道桥梁连接工程为实例,利用有限差分法,建立了桥隧过渡结构处的二维与三维数值模型。在二维情况下,着重研究了边坡的整体稳定性问题,包括单个与多个滑动面下的边坡的安全系数,以及极限状态下边坡剪应变以及水平位移分布。而三维情况下,分析了隧道洞门施工对附近坡体表面位移的影响,以及边坡局部滑移面的变化规律。结果表明,在保证边坡整体稳定性的前提下,桥隧过渡结构对边坡表面位移及局部稳定性有重要影响。     

玄武岩纤维网应用于公路边坡防护稳定评价

为了探讨玄武岩纤维网对公路边坡稳定性的影响,文章通过数值模拟的方法,计算了玄武岩纤维网的力学性能,量化了玄武岩纤维网对坡体稳定的贡献。在此基础上,通过计算不同边坡条件(坡体特征和坡度)下,含有不同配置的公路边坡的安全系数,评价玄武岩纤维网对公路边坡稳定性的影响。结果表明,玄武岩纤维网在一定程度上提高了坡体稳定性,当边坡坡度为30°时,在3种不同边坡条件(均质土坡、非均质土坡以及表面有较薄土层存在的岩石边坡)下,安全系数分别提高了6.9%,6.5%和5.4%;但当坡度为60°时,安全系数分别提高了12.8%,10.5%和8.6%。当坡体为均质土坡且坡度较陡时,其提升作用更明显。     

受偏压隧道影响边坡加固的数值分析

针对隧道工程建设中切坡引起边坡及隧道的变形,其稳定性受到不同程度的影响,采用三维有限差分计算程序FLAC30分析挖方边坡和坡顶隧道联合稳定性.通过对未开挖、未加固边坡进行数值模拟计算,得到水平位移和最大、最小主应力分布特征,分析其潜在滑动面和隧道围岩受拉影响区,确定其加固范围.根据抗滑桩受力特点,经比选,采用单排抗滑桩加固隧道边坡.数值计算结果表明:有限差分法能获得单排抗滑桩的合理设计和边坡坡脚及坡面受力情况,同时还能得到隧道围岩拉压应力的分布及优化覆盖层厚度,数值计算与工程监测数据吻合.     

偏压隧道洞口段坡体钢花管注浆加固效果分析

为了解决偏压隧道施作套拱初期致局部坡体滑移的问题，提出3种边坡加固方案进行对比分析，采用有限元强度折减法，建立相应的计算模型，分析3种加固方案下边坡安全系数、侧坡总位移、有效塑性应变、最大剪应变及隧道开挖的地表竖向位移值。通过对3种加固方案的对比及坡体测点的位移监测数据分析表明： 对边坡施作工况3（对坡面挂网喷浆支护、坡体施作锚杆支护和局部钢花管注浆）的支护方式加固后坡体的稳定性明显优于工况1与工况2这2种坡体加固方案，工况3加固方案不仅提高了边坡的整体稳定性，而且能最大程度减小隧道开挖对地表变形的影响，在工程应用中取得了较好的经济效益与社会效益。     

胶州湾海底隧道穿越破碎带渗流有限元模拟

水下隧道最小覆盖层分析是设计过程中关系安全和经济的重要因素。以青岛胶州湾海底隧道工程为背景,建立不同覆盖层厚度的海底隧道渗流有限元计算模型,分别就隧道穿越f3-1破碎带时的涌水量、渗流速度、孔隙水压力以及注浆圈参数选取开展研究和讨论。研究表明： Park公式与有限元涌水量计算结果较为吻合;覆盖层厚度较大时,渗流最快区域出现在拱脚;覆盖层厚度较小时,拱脚和拱顶中心均渗流较快;边墙和底板的孔隙水压力变化梯度随覆盖层厚度的增加而增大,拱顶规律相反,并且覆盖层厚度超过22 m后孔隙水压力变化梯度基本保持不变;从可靠性和经济性两方面综合考虑注浆圈厚度和渗透系数参数选取,本文给出了注浆圈参数建议取值范围为： 注浆圈厚度为4～6 m,渗透系数为1×10-7～2×10-7 m/s。     

浅埋大跨偏压隧道的破坏模式分析

为研究浅埋大跨偏压隧道破坏模式,利用有限元强度折减法对三心圆曲墙式断面隧道和马蹄形断面隧道在不同埋深、坡比工况下的塑性应变和安全系数进行研究,得到隧道的破坏模式及发展规律:无偏压条件下,随着埋深增加,三心圆曲墙式断面隧道最大塑性应变由拱肩向下转移到边墙附近,而对于马蹄形断面隧道,当埋深较浅时,在拱肩和边墙出现破裂面,随着埋深的增加拱肩的破裂面逐渐向边墙脚转移;当存在偏压时,三心圆曲墙式断面隧道浅埋侧先破坏,随着埋深的增加,最大塑性应变由浅埋侧拱肩移到浅埋侧边墙位置,对于马蹄形隧道,破裂面从浅埋侧拱肩和深埋侧边墙转移到墙角;在同一埋深条件下,三心曲墙式断面隧道安全系数高于马蹄形隧道安全系数。     

浅埋偏压大断面隧道洞口段开挖顺序优化

结合某工程隧道洞口段存在浅埋偏压大断面的特点,采用FLAC3D模拟了多种开挖工法对不同坡度边坡处隧道洞口段的开挖,并对分步开挖工法的开挖顺序进行了优化分析,研究其对隧道洞口段边坡的稳定性影响。研究结果表明:开挖工法控制边坡稳定性的效果为双侧壁导坑法CRD法CD法台阶法,对于开挖浅埋偏压大断面隧道不建议采用台阶法;分步开挖法不同的开挖顺序对边坡稳定性有一定的影响,其影响差异主要集中在开挖前几个步骤中;由于超前支护的作用,先开挖靠近边坡坡面一侧的边坡稳定性要优于先开挖远离边坡坡面一侧。因此,为保证隧道开挖时边坡的安全稳定,建议加强超前支护,采用分步开挖工法,并先开挖靠近边坡坡面一侧。     

高边坡对邻近基坑稳定性的影响研究

深圳地铁5号线上水径车站倚靠城市山地,山地边坡形成的偏压作用对基坑的稳定性存在着不可忽视的影响。为认识这种影响,并考察基坑与边坡之间合理的设计间距,运用FLAC3D软件,对基坑与边坡不同距离下基坑的桩变形、桩弯矩、边坡沉降以及地表沉降等进行了计算分析。研究结果表明：1）高边坡下基坑施工过程中,近坡桩的最大位移与基坑距边坡距离呈指数衰减关系;远坡桩最大位移与距离呈指数递增关系;当距离为24 m以上时,两侧桩的最大位移将趋于稳定。2）当距边坡距离大于2 m时,远坡侧地表最大沉降值y与基坑距边坡距离d大致成指数递增关系,当距离为24 m以上时,地表沉降最大值将保持不变。3）边坡最大沉降值y与d呈指数衰减关系,当距离达到16 m以上时,基坑开挖对边坡的影响可忽略不计。4）基坑整体稳定性系数y与距边坡距离d大致成指数增长关系,当基坑距边坡距离为0 m,基坑的整体稳定安全系数最小,为1.80。     

Ⅴ级围岩大断面隧道开挖步序及对边坡稳定性影响研究

以重庆某高速公路Ⅴ级围岩大断面隧道为研究对象,采用FLAC3D软件对开挖步序及对边坡稳定性影响进行研究,在隧道洞口段,基岩为泥质砂岩,自身稳定性较差;岩土剪应力的变化情况在岩土分层界限上部非常显著,此时将造成剪应力和后岩土拉应力的屈服现象。在洞口段边坡刷坡后,造成覆填筑土坡体前沿局部块体出现较小抗滑力,促进该局部块体发生滑移;由于前沿块体发生滑移而造成后方块体支挡作用的降低,从而出现后方块体向前滑移。进行隧道开挖的过程,能够确保隧道上方岩体具有足够的提供移动临空面;地表沉降现象将会伴随隧道埋深较浅时出现;滑移现象将会伴随坡体前沿岩土向下沉降而发生,从而造成岩土体的滑移产生持续性作用;边坡岩土体开始向前滑移,进一步增强推力,使隧道支护结构发生显著变化,产生边坡岩土体前移的情况。     

岳家岭隧道进口仰坡稳定性分析及治理措施研究

岳家岭隧道进口仰坡自然坡度45°~60°，高度约80 m，坡体为泥灰岩夹灰岩，整体形成顺向坡，洞口无作业场地，处理不当可能出现岩体崩塌，给边坡稳定和施工人员作业带来巨大安全隐患。为了排除隧道进口仰坡的安全隐患，根据野外调查和钻探、物探结果，对隧道进口山坡坡体进行稳定性分析，采用8级台阶式边坡清方、锚杆框架植草的永久防护措施和挂网喷混凝土的临时防护措施相结合进行仰坡防护，并设置施工便道圆管涵等排水系统，利用清方土形成施工作业平台，洞口边坡和作业平台稳定性满足要求。     

浅埋偏压隧道衬砌结构开裂机理及损伤失效分析

在浅埋、偏压等不利地质条件下隧道衬砌结构易发生开裂、渗漏水等病害,衬砌开裂及渗漏水的存在降低了结构的耐久性和承载力,影响结构的安全使用性能。为分析浅埋偏压条件下隧道衬砌结构受力变形特征及稳定性情况,基于扩展有限元原理,采用ABAQUS软件对不同的上覆岩层厚度条件下隧道衬砌结构空间受力特征、裂缝扩展情况及混凝土单元损伤失效程度等进行了模拟分析。研究结果表明,在浅埋偏压条件下,当上覆岩层厚度未超过7m时,隧道衬砌结构均出现不同程度的开裂现象,裂缝位置均大致位于A洞右拱脚位置。当上覆岩层厚度分别为3.5m、4m和5m时,隧道初期支护出现了贯通的纵向裂缝,当上覆岩层厚度为7m时,隧道初支沿走向出现了多条轻微不连续的纵向裂缝。随着上覆岩层厚度的增大,隧道衬砌结构损伤程度呈降低趋势,偏压的影响逐渐减小。     

基于强度折减法的大跨隧道对临近桥基影响的研究

为探究大跨隧道施工对临近桥基的影响,依托松坎隧道施工工程,基于强度折减法,对隧道临近桥基施工时岩土体的临界破坏特征、整体安全系数进行数值模拟研究,分析隧道与桥基间距对施工安全系数的影响。研究表明,塑性区贯通位置在两隧道中间,由拱腰不断延伸至地面;隧道施工整体稳定性分析应综合考虑塑性区贯通及对临近桥基的影响,单纯以拱顶沉降作为判据存在不足;当折减系数小于2.4时,桥梁处于稳定状态,隧道施工对桥梁的影响很小,当隧道与桥基间距大于25m时,隧道施工的安全系数较高,再增加安全距离意义不大。     

坡前水位升降对炭质泥岩-粉土分层填筑路堤边坡渗流特征及稳定性的影响

为研究坡前水位升降对炭质泥岩-粉土分层填筑路堤边坡渗流特征及稳定性的影响,结合饱和-非饱和渗流理论与非饱和抗剪强度理论对分层填筑路堤在不同水位升降速度下的渗流特征与边坡稳定性进行数值分析,并探讨了分层交错填筑厚度对路堤稳定性的影响。分析表明:1坡前水位上升引起路堤土体积含水率与孔隙水压力升高,坡前水位下降后,路堤顶部土体体积含水率与孔隙水压力继续升高,其余位置则逐渐降低,且坡面附近的降低幅度要大于路堤内部;2特征截面沿高程方向上的含水率分布具有明显的分层差异性;3坡前水位升降过程中,路堤边坡安全系数呈现先增大、后减小、再增大的变化规律;4炭质泥岩-粉土分层填筑路堤的最佳分层交错填筑厚度为炭质泥岩与粉质粘土填筑层厚度均为1.5m。     

边坡边界范围对FLAC3D数值模拟稳定性计算影响探讨

为以均质黏土边坡为例,应用控制变量法和FLAC3D强度折减法,研究了边坡边界范围对FLAC3D数值模拟稳定性计算的影响。研究结果如下:当L_1、L_2和L_3(L_1为坡脚至其左方边界距离,L_2为坡肩至其右方边界距离,L_3为坡脚至底部边界距离)同步以边坡高度倍数增加时,计算边坡稳定系数偏大;当固定L_1、L_2和L_3中的某两个量为定值时,边坡稳定系数会随着另一变量的增加而增加,且L_3为变量时引起的计算边坡稳定系数增长速率和增幅最大;采用FLAC3D开展边坡数值模拟稳定性分析时,建议将边坡边界长度L_i取为约2H(H为边坡高度)。     

考虑坡顶建筑荷载影响下的公路边坡稳定性分析

为分析某公路边坡坡顶建筑荷载对边坡稳定性的影响,在查清边坡地质条件的情况下,应用FLAC3D软件构建计算模型开展多工况下边坡稳定性分析。结果表明,坡顶建筑荷载对边坡稳定性具有不利影响,当边坡按原设计开挖支护时原设计方案合理,线路调整后,第一级边坡马道宽度由原来的2m变为8m,边坡稳定性进一步加强,分析得出可取消原方案第二级坡面设计的框架锚索,从而节约工程建设成本;经坡面地表位移监测可知,优化设计后的边坡稳定性良好。     

复杂地质条件下大断面隧道洞口段支护参数研究

隧道洞口段的施工被认为是隧道工程施工的重点、难点。现结合某超大断面隧道洞口段存在浅埋偏压等复杂地质条件的特点,通过采用FLAC3D软件模拟了在不同隧道埋深与不同支护措施加固下隧道洞口与边坡的稳定性,根据模拟结果,选择合适的支护参数以保证隧道洞口段施工的顺利进行。研究结果表明:隧道埋深对边坡稳定性及隧道结构有显著的影响,但对边坡的影响在埋深超过25m后就不再明显;支护措施强度的增加能显著控制隧道结构的变形,但对边坡稳定性的影响十分有限。若隧道埋深很浅,建议先对隧道洞口边坡偏压段采用反压护拱等手段进行优化处理。     

基于强度折减法边坡与隧道联合地层稳定性研究

采用有限元强度折减法通过有限元计算,分析隧道拱肩不同覆盖厚度及偏压隧道不同埋深下边坡与隧道联合地层稳定的安全系数、临界失稳塑性区分布、隧道与原状边坡潜在滑动面的位置关系.分析结果表明:边坡与隧道联合地层临界失稳的破坏模式存在洞室稳定可控制和洞室及边坡稳定共同控制2种形式,边坡与隧道联合地层稳定安全系数的大小受隧道与边坡...     

基于复杂地质的长大隧道快速施工关键技术探讨

针对复杂地质环境下长大隧道施工难度大,施工周期长的问题,以西北高原地区一长大隧道实际施工情况为对象,结合FLAC 3d数值软件进行隧道开挖快速施工分析。根据隧道埋深开挖损伤理论提出了以岩爆段为支护对象的柔性防护网快速施工法。研究结果表明:隧道埋深小于300 m,并不为产生岩爆;隧道埋深300~800 m时,存在轻微岩爆;隧道埋深800~1 000 m时,以中级岩爆为主;当埋深大于1 000 m时,以严重岩爆为主;当隧道开挖时,隧道后墙角区域的岩爆倾向明显大于拱顶和边墙区域。其中拱肩区主要以中级岩爆为主,拱脚区域完全满足强岩爆特性;通过运用柔性防护网快速施工法,利用柔性网的延性降低骨料回弹,提高了混凝土的喷射厚度,将柔性网与围岩密贴,能减缓和控制岩爆发生;利用柔性网系统实现了局部荷载的均匀传递,提高局部减弱区的防护能力,改善隧道结构的耐久性。