基于流变的高速铁路深挖路堑长期上拱变形数值分析

路基竖向持续上拱变形是威胁高速铁路安全运行的重要因素，为揭示西南地区典型泥岩夹砂岩层深挖路堑长期上拱变形机理，基于软岩流变特性，结合室内试验结果，运用FLAC3D中的CVISC黏弹塑性模型模拟某高速铁路深挖路堑在考虑流变与不考虑流变情况下基底应力及竖向变形。研究结果表明:①工程区泥岩力学性能显著低于砂岩，且泥岩具有显著的流变性，砂岩不具有显著的流变性；②不考虑流变情况下，深路堑开挖后基底出现短期竖向回弹变形，浅层岩体水平压应力较竖向压应力大；③考虑泥岩流变特性后，基底砂岩层出现应力集中，路基出现随时间增长的持续上拱变形，而后逐渐趋于稳定。     

高速铁路深挖路堑软岩基底变形防治机理研究

运用FLAC3D软件对西南地区某软岩深挖路堑基底加固处理进行数值模拟,对控制效果进行对比分析,研究软岩地基持续上拱变形的有效控制措施。研究结果表明:软岩地基采取加固措施后不会改变地基中位移场的发展形式,但在一定程度上对地基出现的变形起到较好地控制作用;桩板结构对基底岩体产生的竖向变形控制效果优于对其水平向变形的控制,该措施能较好地限制地基浅表层发生的蠕变变形。     

泥岩隧道变形监控量测分析

泥岩隧道因开挖卸荷作用引起围岩较大变形,对施工质量控制和安全生产带来严重威胁。为探究泥岩隧道开挖卸荷后的变形特性规律,通过开展施工现场监测试验,获取隧道拱顶、拱肩和拱腰监控变形值,研究分析围岩随时间的变形效应。结果表明:泥岩隧道沉降值和水平收敛值分别随着监测时间的变化呈现出三阶段变化趋势,具体表现为快速增长阶段、缓慢增长阶段和趋于稳定阶段;隧道拱顶沉降值较拱肩和拱腰沉降值大,沉降值随着拱顶、拱肩和拱腰沉降速率的稳定而最终趋向于定值;隧道拱肩水平收敛值较拱腰水平收敛值大,隧道的水平收敛速率值最终趋于定值;隧道沉降和水平收敛的比值变化范围较小,两者具有较好的相关性。受偏压作用是引起泥岩隧道围岩左右侧的不均匀沉降的根本原因,隧道结构设计、选型及支护施作中应引起重视。研究结果可为类似泥岩隧道的修建与变形监测提供一定的参考依据。     

基于有限元法与极限平衡法的山区深挖路堑边坡施工安全性分析

为了在施工前根据地勘的基本资料准确地对山区高速公路深挖路堑边坡进行施工安全稳定性评价,依托资溪花山界(赣闽界)至里木高速公路中的深挖路堑边坡工程,采用极限平衡法和有限元法对不同断面形式、不同高度、不同加固程度的深挖路堑边坡在施工过程中各个工况下的安全系数、位移场进行了对比分析。结果表明:深挖路堑边坡的稳定性主要与挖方高度、边坡坡面坡度、地层地形差异等因素有关;边坡施工过程中坡面变形较大区域主要集中在全风化层和强风化地层;地形的不同与卸荷的不均匀会导致坡面开挖后侧向变形趋势的不同;深挖路堑边坡处于强风化地层的路基相比中风化地层的路基回弹变形更大,且垂直差异变形更大。     

基于Bodner-Partom模型的水泥乳化沥青混合料黏弹塑压实特性

为揭示水泥乳化沥青混合料压实过程中的黏弹塑性变形特性及其变形机理，结合现场路面压路机的施工工艺参数，采用万能试验机压缩试验模拟该混合料的压实过程。针对试验循环荷载力学响应曲线变形特征，引入有效平均应力构建混合料压实变形的Bodner-Partom本构模型。通过对应变-时间的非线性拟合识别出该混合料的B-P模型参数值，进而揭示压实过程中混合料的黏弹塑性动态流变特性及变形机理。试验结果表明：压缩试验可充分反映混合料压实过程中的力学响应变形特性；随着循环荷载次数的增加，混合料塑性和黏塑性变形减小而弹性和黏弹性变形增大。据混合料复压阶段的黏塑性变形规律导出试样空隙率的计算式，进而获得有效平均应力随试样空隙率的变化规律。B-P本构模型分析结果表明：黏性参数η随荷载作用次数的增加而逐渐增大，说明混合料在压实过程中黏性增强；应变率敏感系数n₁基本保持不变，表明压实过程中混合料温度相对稳定；参数值Z，D₀随荷载作用次数的增加分别呈递增、递减的规律，前者显示随着混合料被进一步压实其非弹性变形抵抗力增大，进而导致塑性和黏塑性应变逐渐减小，后者显示塑性应变率减小，表明单次循环荷载下塑性变形占总变形量的比例逐渐减小。B-P模型参数值可准确表征水泥乳化沥青混合料与时间和荷载相关的黏弹塑性流变特性，重构后的B-P本构模型可有效揭示混合料压实过程中的黏弹塑性变形机理，可为深入研究其压实流变性能和路面压实工艺奠定基础。     

拱形支撑结构在基坑工程中的应用效果分析

基坑变形分析及其控制技术一直是工程界的热点和难点问题之一。首先对开挖卸荷后的基坑变形进行了介绍,然后对现有的直撑支护系统作用下,基坑变形的不可恢复、不可调节性及适应变形的不确定性等问题进行了总结;再结合基坑变形特点及拱形结构可在较小竖向荷载作用下产生较大横向张力的功能,对拱撑结构应用于基坑工程的效果进行了分析,指出拱撑支护系统可实现基坑的变形动态控制与调节,最大程度地确保基坑工程施工的安全与稳定。     

粤西山区高路堑边坡的支挡防护与处治

随着山区公路建设的发展，由于线形，纵坡及工程地质条件等限制，出现较多的高填深挖路基，根据粤西山区特点，结合环境保护，对高路堑边坡采用了拱架防护等综合治理措施，取得了良好效果。     

车辆荷载作用下炭质泥岩路堤动力变形特征分析

为了研究车辆荷载作用下炭质泥岩路堤动力变形特征,运用FLAC3D模拟实际工况,在不连续半正弦波荷载作用下,考虑单轮组加载,分析路堤的动力响应以及不同工况下的变形特征。结果表明:炭质泥岩路堤在单次或重复车辆荷载作用下,均表现出明显的弹塑性变形特点;路堤横向位移在加载区域两侧向两边发展,在坡脚处达到最大值,路堤竖向位移在加载区域附近变形较大,且路堤变形以竖向位移为主,主要工作区范围为路床顶面以下3~6m;车速越大,路堤变形越小;车载越大,荷载影响深度越深,路堤变形越显著;比较满车道布载方式和单车道居中布载方式,前一工况时路堤的竖向变形和工作区范围更为显著。     

基于流变理论的基坑回填后地下通道变形数值分析

基于流变理论，运用有限元软件ANSYS建立三维有限元模型，并应用EDP弹塑性模型和西原正夫蠕变模型进行模拟分析，研究地下通道回填后时间效应对土体及结构物的变形规律。结果表明:基坑回填完成后，随着基坑支护距离的增大，地表Z向位移逐渐减小，主体上部结构最大X向位移变化不大，约为0.09 mm。土体沉降和上部结构沉降随时间变化规律基本相同，都表现为最大沉降越来越大，变化速率开始很快，随后越来越慢，最后趋于稳定状态。     

干湿循环条件下衢州地区强风化泥岩边坡稳定性分析

由于越来越多的山岭地带开始修建高速公路,裸露的泥岩路堑边坡在干湿循环作用下会发生强度劣化并进一步导致边坡失稳。文中以浙江衢州地区杭新景(杭州—新安江—景德镇)高速公路七里连接线为例,分析泥岩路堑边坡在干湿循环作用下的稳定性变化规律,结果显示,随着干湿循环次数的增加,泥岩边坡的粘聚力与内摩擦角均呈线性下降,稳定性逐渐降低,且潜在滑移面逐渐向边坡内部推进。     

剑斗互通路堑边坡变形失稳机制分析及治理措施

针对剑斗互通路堑边坡滑坡，通过工程地质调绘，滑坡变形迹象分析、地表监测、深孔位移监测等方法，分析了滑坡变形机制，并对滑坡稳定性进行计算。结果表明:①碎石土与炭质泥岩组合为易滑地层，泥岩遇水软化，易形成软弱滑动带，经边坡开挖后导致边坡失稳；②地表裂缝主要为平行设计公路走向的拉张裂缝；③滑坡体中部地表垂直位移在变形滑动后并经过反压护坡后的规律主要呈一阶指数衰减函数变化。根据滑坡稳定性计算结果，采取刷坡卸载、预应力锚索抗滑桩（圆桩）、预应力锚索地梁、挡土墙及截排水等综合治理措施，滑坡变形得到有效控制，确保高速公路运营期间的安全。     

红砂岩顺层岩质边坡开挖变形特性分析

红砂岩顺层岩体边坡由于胶结物质和风化程度的差异,其强度的变化较大,在开挖卸载、自重应力、爆破震动等作用下,极易发生变形破坏,影响边坡的施工进度。因此研究红砂岩顺层岩质边坡开挖变形特性十分有必要。以垄茶高速公路典型路堑边坡为依托,分析了红砂岩的物理力学性质,采用ADINA有限元软件计算开挖变形位移,将计算结果与开挖变形监测结果进行对比分析,所得计算位移量与实测位移量基本一致,验证了用ADINA中的Mohr-Coulomb材料模型计算红砂岩顺倾岩质边坡开挖变形位移的可靠性。     

河谷边坡变形破坏的FLAC3D数值模拟

结合贵州香树坪滑坡所处地质环境，利用FLAC3D数值分析软件，模拟软硬互层斜坡在河谷边坡形成过程中的应力变化及变形破坏特征。分析得出:初始应力场中，σv垂直应力均为压应力，近水平平行分层分布，由坡顶向深部基本呈线性递增，增加梯度大致与岩体平均重度等同；最大主应力方向近垂直方向，随深度线性递增。随河谷下切，河谷边坡岩体在卸荷作用下引起内部应力重分布，局部应力集中，最大主应力迹线发生偏转，越接近临空面越与之平行，最小主应力则与之正交；坡体由于开挖卸荷，坡表回弹变形明显，根据监测点位移值，坡顶到坡脚变形呈由小变     

不同应力路径下上海地区软黏土三轴试验研究

在深基坑工程中,土体的开挖是个逐渐卸荷的过程.在这一过程中,土体的应力状态不断变化.为考虑应力路径对土体的影响,采用GDS三轴仪对上海深邃工程的原状软黏土进行三轴试验,研究不同应力路径下土体的应力-应变关系、孔隙水压力变化规律、有效应力路径和变形特性.结果显示:土的峰值强度、孔压、有效应力路径和变形等特性均受到应力路径的显著影响,在实际工程中应考虑这一因素.另外,需特别注意开挖卸荷过程中较小的变形就可能导致的破坏,应防范骤然破坏情况的出现.     

砂泥岩互层缓倾切向边坡应力特征及变形机理研究

为了更好地分析砂泥岩互层缓倾切向边坡的变形机理情况,以西南某红层边坡为例,基于数值模拟软件建立了软硬互层三维切向地质模型,探讨了边坡开挖、支护后的应力场和位移场。结果表明：砂泥岩互层切向边坡开挖后,边坡XX方向应力和YY方向应力出现了沿切向的锯齿形状,应力分布受岩层切向与互层岩性差异的影响较大,ZZ方向应力几乎不受影响;切向岩层受侧向约束的影响,致使边坡变形出现了层次性,且X方向较为显著,Y方向次之,Z方向最弱;边坡整体变形趋势类似于均质岩坡,呈现圆弧滑动趋势;边坡采用框架锚杆支护,仅起到构造护坡作用,边坡的变形和应力状态并未发生实质性的影响。研究成果对砂泥岩缓倾切向边坡的变形预测和支挡防护具有一定的工程借鉴意义。     

基于颗粒流的高填黄土明洞加筋减载数值模拟分析

为研究高填黄土明洞加筋减载的荷载传递规律，采用颗粒流软件模拟高填黄土明洞加筋减载，通过分析洞顶竖向应力、颗粒竖向位移、颗粒间的接触力、格栅的竖向变形和孔隙率等细观参数的变化，从微观角度揭示土工格栅加筋减载明洞减载规律，并进一步研究土工格栅刚度和层数对洞顶减载效果的影响。结果表明： 1）土工格栅的竖向变形和颗粒竖向位移变化形式基本保持一致，格栅的变形依赖于洞顶内外土柱的沉降差； 2）在格栅所能承受的最大变形范围内，内外土柱负的沉降差越大，格栅的拉膜效应越显著，减载效果越好； 3）格栅的刚度和层数对其减载效果均有一定的影响，应根据实际填土高度和填土性质选择适宜刚度和层数的格栅进行减载。     

水位升降下库岸土质边坡破坏机理及稳定性研究

运用岩土有限元软件GeoStudio及非饱和土中渗流和抗剪强度理论,探究库水位升降过程中库岸土质边坡变形和稳定性的变化规律。研究表明:库水位上升时,坡前岸滩产生向下竖向变形,同时边坡产生指向坡体内的水平变形;库水位上升致使边坡稳定系数先快速增大,后随渗流进程再迅速减小并逐渐趋于稳定。库水位下降时,坡体前缘水压减小,边坡产生卸载回弹,坡前岸滩产生向上的竖向变形,同时边坡产生指向坡外的水平变形;库水位下降致使边坡稳定系数先快速减小,后随渗流进程再迅速增大并逐渐趋于稳定;库水位陡降瞬时对边坡的稳定性极为不利。     

不同基坑开挖顺序下地铁变形特性数值分析

为了研究深大基坑开挖对临近地铁变形的影响，以天津某基坑为研究对象，运用PLAXIS3D数值分析软件，模拟分析了三种开挖工况下地铁变形特性。结果表明:深大基坑开挖导致的地铁车站及隧道水平位移大于竖向位移，但竖向位移的不均匀变化是导致车站及隧道开裂的主要原因；不同的卸载路径会导致不同的地铁变形特性，按照由远及近的开挖原则，选择合理的基坑开挖顺序，可以有效地减少地铁变形。     

路堑边坡开挖稳定性及加固处治机理宏细观分析

高速公路深挖路堑形成的高大边坡稳定性问题，一直是公路建设中的重点风险源。以广东省江门市迎宾西路路堑边坡开挖及处治工程为背景，采用宏细观相结合的方法对边坡开挖及锚索加固处治机理进行分析。结果表明:①边坡开挖塑性变形区位移与接触力链发展方向显著相关，呈现沿坡面方向的链状发展规律；②边坡稳定性与坡体应力状况及局部区域应力发展变化密切相关，锚索加固的处治方案，可有效消除边坡体剪应变率贯通的剪切滑移面，边坡稳定性明显提高。