随道变形与坡体灾害相互关系及其预测模式

分析了坡体病害地段隧道变形开裂的特征及二者相互关系，给出了隧道变形与坡体疲害相互关系的5种地质结构模型，在此基础上提出了用隧道变形规律预测坡体灾害的模式，并用地质力学模型试验结果加以验证，本文的成果对建立铁路运营隧道智能管理系统有重要促进作用。     

滑坡地段隧道变形的地质力学模型及工程防治措施

研究目的:在山区铁路中,有很多隧道都修建在山体斜坡内,这些隧道常常会发生变形开裂等病害。调查表明,隧道变形病害与所在斜坡出现滑坡现象密切相关,并且严重危及铁路行车安全。针对这一问题,本文对隧道变形特征、滑坡与隧道变形的相互关系以及有效的工程防治措施等方面进行了研究。研究方法:在对滑坡地段近30座施工和运营隧道进行调研的基础上,根据隧道与滑面的相对位置关系及相应的隧道变形特征,建立地质力学模型。研究结果:建立了分析滑坡与隧道变形相互关系的4类地质力学模型,分析了4类模型的受力模式和变形特征。结合4类地质力学模型和工程实例,给出了针对隧道变形的不同特征选择工程防治措施的具体方法。研究结论:(1)隧道与滑面的相对位置关系是决定隧道变形特征的主要因素;(2)工程防治措施应与隧道的变形特征相结合。     

通透肋式拱梁隧道变形机理及力学特征分析

研究目的:基于对浅埋傍山隧道稳定性控制因素及传统设计方案的分析,提出一种全新的隧道结构型式——通透肋式拱梁隧道。研究和掌握通透肋式拱梁隧道变形机理及其力学特征,了解隧道进洞开挖过程中坡体及围岩的变形发展趋势,为其工程防治措施提供依据。研究结论:结合工程实际,对通透肋式拱梁隧道设计原理和结构特征进行分析,在岩体结构及坡体结构特征研究的基础上,结合隧道进洞过程中产生的变形破坏迹象,阐述了隧道的变形破坏机理;采用数值模拟手段,对隧道围岩-支护结构相互作用力学特征进行了分析研究,结果表明,两者协调作用良好,但对应力集中部位应加强支护强度。     

东川铁路岔河偏压-滑坡隧道勘察治理

研究目的:岔河隧道为傍山隧道,隧道拱腰及拱顶纵向开裂掉块,边墙纵向开裂外移侵限,危及行车安全.隧道区具备地形和地质偏压条件,隧洞裂缝有明显偏压裂缝特征;勘探揭示山顶连续拉张裂缝,隧洞边墙存在水平纵向剪裂.查明隧道病害原因,正确评价稳定性,预测病害发展趋势,关系整治工程方案和整治工程成败.研究结论:岔河隧道病害是由地形偏压和地质构造偏压复合作用造成并发展为滑坡隧道的典型案例.地形、坡体特殊的地质结构构造、各岩土层的地质特性,决定坡体容易形成偏压,沿层面和高角度断层面形成软弱滑动带,是滑坡形成的内因.河流侧蚀作用、降雨下渗,特别是构造运动及地震作用引发的F1高角度正断层上盘的间歇性下降运动,是滑坡发生发展重要的外在触发原因.按勘察结论和措施建议进行综合整治,可达到预期效果.     

黄土地区管道沿线填土边坡滑坡发生机理和防治对策

应用数值模拟方法,对黄土地区管道沿线填土边坡滑坡病害的发生机理进行研究。主要包括3种工况：自然斜坡的初始应力场回归、填土在自重作用下的固结沉降及降雨对坡体变形的影响。结果表明：填土在自重作用下产生固结沉降以及向临空面方向的卸荷变形,在此应力重分布过程中,填土坡面以及坡体上部产生大量张拉破坏单元;降雨是填土边坡变形破坏的主要诱因,一方面增加了填土坡体的容重,另一方面,沿张拉裂缝下渗的雨水软化了填土与原自然坡面的接触带,导致了填土高边坡的滑动失稳。在稳定性评价的基础上,根据管道所处边坡部位的特殊性,采用锚管构架、锚索地梁以及反向坡排水等工程措施对工点病害进行治理。计算结果和现场监测资料表明,治理后的坡体变形得到了有效控制。     

洞口支撑作用下隧道-滑坡平行体系受力模式研究

近年来,运营期隧道发生病害的比例逐年提高,其中以洞口处滑坡对隧道的破坏最为严重,对陆路交通安全运营造成严重威胁。通过模型试验,设置桥隧过渡段支撑方式,以连续逐级加载的形式模拟坡体蠕滑变形,对平行体系中隧道的受力模式及破坏过程进行研究。结果表明:在桥隧过渡段支撑作用下,位于滑体内隧道的变形特征与梁式结构一致,可将该段隧道简化为梁式结构;隧道轴向上位于滑带处隧道所受的滑坡推力最大,此处极易发生剪切错断;截面上,隧道拱部所受到的应力比隧道底部大,同时隧道拱部受拉,底部受压,在隧道受拉与受压的过渡区域形成拉压中性区;隧道坡坏的位置位于滑带附近,且隧道拱部首先产生剪切裂缝,随后向边墙扩展,最后裂缝贯通到隧道底部,导致隧道整体破坏。     

基于推移式滑坡的隧道变形模式演化规律研究

研究目的:随着我国陆路交通的快速发展，山区运营隧道在滑坡作用下的病害问题日益突出，而导致隧道变形破坏的最根本原因是滑坡的作用导致隧道受力模式的改变。同时，坡体不同的变形阶段对隧道结构的受力变形模式影响较大，目前在这方面缺乏深入的研究。研究结论:(1)以隧道-滑坡平行体系为研究对象，基于推移式滑坡岩土体的变形特点揭示了隧道受力渐进破坏过程的本质是滑坡推力和岩土抗力变化的过程，初步探讨了不同演化阶段滑坡的运动特点和隧道的力学特征，以不同演化阶段的隧道受力模式为基础，建立了半无限长梁、半无限长梁-悬臂梁模型；(2)采用弹性地基梁和结构力学理论，对位于滑坡体内和滑坡体外的隧道结构变形进行耦合解析，建立不同阶段隧道受力变形模式的理论计算公式，提出相应控制截面的解析解表达式，能够实现滑坡不同演化阶段隧道受力变形的评价；(3)通过模型试验进行了对比分析验证，结果表明该理论能够对滑坡中隧道的受力变形的发展进行预测以及为滑坡地段隧道的设计、加固治理提供理论参考。     

高速铁路隧道洞口浅埋偏压段开挖方法优选

结合观音山隧道洞口浅埋偏压段工程实际,采用数值方法动态模拟了不同开挖方法对隧道洞口浅埋偏压段周边围岩和坡体变形的影响,获得了不同开挖和支护方案下隧道围岩变形、应力、塑性区的变化规律,并在此基础上进行技术经济比较,进而确定了较优施工开挖和支护方案。同时,为了解围岩稳定性和支护结构状态,确定支护参数,通过现场监控量测获得了围岩和坡体变形数据,并将其与数值计算结果进行对比分析。结果表明,三台阶预留核心土法为经济可行的较优施工方法。     

二郎山隧道出口端病害整治及软弱围岩偏压衬砌的结构分析

二郎山隧道位竽川藏公路，全长４６１０ｍ，其出口端围岩软弱、地形严重偏压、，施工过程中发生坡体失稳、衬砌开裂等病害，本文介绍浅埋偏压地段坡体稳定性评价、病害整治措施，并推导了埋偏压段外侧覆土稳定性计算公式，还对浅埋偏压段外侧围岩弹性抗力的合理确定、外侧覆土稳定性与弹性抗力之间的联系进行了探讨。     

隧道开挖对坡体稳定性的影响研究

以罗家村隧道进口段坡体为研究对象,采用有限元强度折减法对隧道施工过程中坡体抗滑稳定状态进行动态模拟,得到坡体抗滑稳定安全系数的变化曲线。分析表明,隧道开挖对坡体稳定性影响较大,且在隧道开挖进尺20～45 m区段影响最为明显,合理施工可以确保隧道结构安全穿越进口段坡体,不会导致坡体的滑移破坏。