浅埋暗挖黄土隧道施工过程数值模拟分析

采用有限元数值分析方法对新宝塔山隧道浅埋段施工过程进行模拟,得到开挖过程中每一步围岩的位移场、应力场、塑性区的变化以及支护结构的内力.通过对计算结果的分析对隧道施工过程中围岩的状态进行预测,进而指导施工方案、支护方法、开挖顺序的确定,同时通过对支护结构内力的分析判断其设计参数是否合理可行.分析结果表明:隧道开挖过程地面沉降量较大,拱脚会出现较大塑性区,支护结构内力均较小,支护结构设计参数选择是合理的.     

土钉加固软岩边坡监测分析与数值分析

软弱、破碎围岩的公路边坡支护一直是困扰公路边坡施工的技术难题.结合梅江软弱围岩公路边坡工程地质条件和边坡开挖设计参数,采用FLAC软件对土钉支护结构进行数值模拟研究,并从应力、位移和塑性区3个方面分析了边坡围岩的稳定性.计算结果表明:该支护结构能有效地控制边坡的变形,获得了满意的支护效果.     

大跨距渐变四连拱隧道施工力学效应数值模拟研究

以秦岭终南山公路隧道2号通风竖井工程风道系统一大跨变截面四联拱隧道为工程背景,采用三维有限差分(FLAC3D)对该四联拱隧道施工过程进行了三维数值模拟计算,计算分析了开挖过程中和开挖后的二次应力场、变形场变化规律和塑性区分布特征,得出了关键施工部位的位移和应力分布与大小,提出了四联拱隧道施工过程中国岩的应力、位移变化规律及在施工中应重点关注的部位,以此作为确定岩体开挖、围岩加固支护方案和计算相应参数的依据,并对实际工程进行指导.     

新建黄土隧道开挖及支护对既有隧道影响的数值模拟分析

新建隧道临近既有隧道时,隧道施工会引起围岩的应力重分布,从而对既有隧道产生影响。为了研究新建隧道施工对既有隧道的影响,以黄土地区某隧道工程为依托,利用有限元软件,通过数值模拟计算,分析开挖方法及支护措施对既有隧道最终位移场、应力场分布及围岩塑性区演化的影响,得出如下结论:采用台阶法时会对既有隧道产生扰动,引起既有两隧道的最大位移分别为0. 97 mm和2. 56 mm,均出现在拱顶处,总体位移较小;采用3种不同的支护措施时,最大应力均出现在距离最近既有隧道的仰拱处(不超过600kPa);塑性区主要分布在最近既有隧道的仰拱处,但不会引起塑性破坏;3种支护方案对应的整体模型最大总位移分别为80. 3 mm、77. 8 mm和89. 2 mm,管棚超前支护对变形控制效果明显。     

海底隧道施工过程中围岩稳定性的流固耦合分析

以厦门翔安海底隧道为工程背景,基于流固耦合理论,对穿越海域风化槽段施工过程中的围岩稳定性进行数值计算,研究不同施工阶段隧道围岩位移场和渗流场分布规律及支护结构的受力特征。研究结果表明:地下水的渗流作用对海底隧道的围岩变形影响很大,引起较大范围的海床沉降;超前导洞开挖对围岩渗流场的影响作用最为直接和明显,且由渗流引起的海底隧道围岩变形在向上传递过程中折减较小;海底隧道洞周变形和海床沉降主要集中在两侧导洞下部和中部核心土上部开挖过程中;海水水位变化对海床沉降、拱顶沉降、拱底回弹量及围岩塑性区分布范围均有一定影响;注浆圈加固效果直接影响海底隧道开挖后围岩位移场和渗流场的分布,且注浆加固区厚度及渗透系数存在1个经济合理值;海底隧道拱腰横向支撑节点的应力集中较大,出现较大的塑性破坏区;海底隧道支护结构受力分为3个阶段,且拱脚、横支撑支点处受力较大。     

溶洞分布部位对隧道稳定性影响的数值分析

定量研究不同分布部位的溶洞对隧道围岩位移场、应力场、塑性区分布规律及支护结构受力特征的影响,从而确定对隧道稳定性最不利的溶洞分布部位。以宜万铁路某岩溶隧道为工程背景,利用有限差分软件FLAC3D研究隧道周围无溶洞以及溶洞位于隧道侧部、顶部和底部4种工况下隧道围岩稳定性及支护结构受力性状,得出溶洞位于隧道侧部时对隧道稳定性最不利。     

顺层高边坡开挖松动区的数值模拟研究

开挖顺层岩石高边坡,往往需要进行预加固,因而合理确定坡体开挖松动区范围就成为核心问题。根据坡体开挖后的应力和位移状态,给出开挖松动区的明确定义,即变形已经超出弹性变形的范围,出现塑性破坏的区域。介绍确定高边坡开挖松动区的数值分析方法。采用合理的计算模型,利用三维显式有限差分数值分析软件FLAC3D,对重庆万梁高速公路沿线某顺层高边坡分级开挖进行数值模拟,根据开挖后坡体塑性区的分布和变化对开挖松动区进行了分析。通过对该顺层高边坡失稳实例的分析,表明该分析坡体开挖松动区的方法是可行和合理的。     

软弱夹层岩质桥台边坡变形稳定性分析

分析工程地质条件、坡体结构特征、变形破坏模式,建立桥台边坡地质概化模型。计算采用莫尔—库仑屈服条件的弹塑性模型,分析边坡的变形模式及范围,进行稳定性评价。阐述变形稳定性的位移场特征和剪应变增量特征,提出应用数值模拟技术研究边坡的变形和破坏特征,直观反映边坡变形及应力变化全过程等结论。建议桥基开挖至设计标高后及时封底,防止泥岩风化或浸水软化而降低力学强度。     

富水地层双线小净距土压平衡盾构开挖面稳定性研究

为研究富水地层双线小净距土压平衡盾构隧道开挖面的扰动行为和稳定性,基于屈服接近度的概念,提出开挖面稳定性分析方法;并结合广佛环线沙堤隧道工程,分析不同纵向开挖间距下双线隧道施工时,先行隧道开挖面的渗流场分布、应力场扰动和极限支护压力差异性。研究结果表明,随着纵向开挖间距的增大,先行隧道开挖面的水压力分布趋向于以隧道中心为轴线呈近似对称分布,后行隧道开挖引起的先行隧道开挖面的渗透力较小;屈服接近度可以从应力扰动的角度反应隧道施工对于土体的扰动程度和开挖面稳定性的影响;对于富水地层双线小净距土压平衡盾构隧道,不同纵向开挖间距下先行隧道开挖面的极限支护压力差别不大。     

大断面黄土隧道开挖引起的围岩力学响应

以胡麻岭隧道为工程背景,采用现场监测与三维数值模拟结合的方法,分析隧道开挖后黄土围岩应力场、位移场与塑性区的变化规律;同时对台阶法施工中影响围岩力学响应的因素进行分析.结果表明:围岩接触压力分布很不均匀;拱腰、墙角和边墙是施工过程中的薄弱环节,应加强支护刚度,设置锁脚锚杆或扩大拱脚;建议取消拱部系统锚杆,既有利于控制围岩变形又可减少工程投资;支护结构调整了围岩应力的分配,改善了应力集中且控制了塑性区的发展,故应坚持“及时支护、及早封闭成环”的原则;上台阶支护对控制拱顶沉降起着关键作用,施工中应引起足够重视;拱顶沉降在变形允许范围内,说明现行支护设计参数满足安全性要求;掌子面空间效应的影响范围约为其前方2～3倍洞径;数值计算结果与现场实测结果基本吻合.     

湘西某滑坡整治深部位移监测分析

结合湘西某滑坡坡体整治方案的深部位移监测工程实例，根据分析工程背景资料，得出滑坡的原因为边坡坡脚长期被水流冲刷．边坡岩体遇水容易产生剥蚀。结合深部位移的监测结果定量地分析和描述了该滑坡整治后上、中、下部的运行状态。经过5星期的对比分析，结果表明：监测结果很好地反映边坡的深部位移的发展趋势；边坡上、中、下部整体均处于稳定状态；该滑坡整治方案是正确的。     

刚果(布)国家1号公路边坡防护设计

研究目的:结合刚果(布)国家1号公路的边坡设计与施工,阐述工程边坡防护形式及发达国家边坡生态防护的理念和一些基本做法,并对边坡开挖过程中出现的病害提出了处理措施,希望能为我国工程设计人员提供有益的借鉴。研究结论:边坡生态防护是工程建设的重要内容之一,防护工程应树立"尊重自然、恢复自然"的理念;边坡生态防护形式需根据气候、水文、地形、土质、材料来源等情况综合考虑,因地制宜,合理布局;边坡生态防护需与周围环境相协调,即保持生态环境的相对平衡,又能起到美化的作用。     

黄土边坡稳定性分析方法研究

研究目的:为了寻求一种新的黄土边坡稳定性分析方法,解决极限平衡法不能将黄土垂直节理发育特性纳入到分析过程中的弊端,本文采用ABAQUS软件,利用有限元法对黄土路堑边坡进行数值模拟,在黄土边坡稳定性分析中对岩、土体内部节理、裂隙参数进行计算.研究结论:利用有限元法对黄土边坡的稳定性进行分析,能够考虑黄土边坡垂直节理发育的特性,与极限平衡法相比,有限元法对黄土边坡稳定性分析具有明显的优越性.算例表明ABAQUS有限元软件中的节理材料模型适用于黄土边坡,ABAQUS软件在黄土边坡稳定性分析方面具有良好的适用性.     

路堑高边坡的工程和环境问题及对策

路堑边坡工程要适应坡地地形地质和环境特征,否则会导致边坡过高过秃,酿成工程和环境灾害。本文针对路堑高边坡的工程和环境问题,分析了路堑边坡高度与支挡工程的关系,边坡的高度与平均坡度、坡面形态的关系以及边坡防护与生态环境的关系,论述了坡脚支挡工程的收坡作用,挖方边坡逐级向上放缓的原理, 不同坡面形态对边坡工程的影响,以及边坡防护的绿色工程措施。据此提出路堑高边坡工程和环境问题的防治对策。基于边坡愈高愈缓的原理并顺应山坡形态来修建高陡的坡脚支档工程,并采用骨架(框架)加植被护坡。作为实例,论述了沪沽-西昌高速公路路堑高边坡病害工点的防治。     

武广线高边坡陡坡地段桩板结构路基的设计理论探讨

研究目的:桩板结构路基是土质路基上无砟轨道的一种新型结构形式,本文结合武广线桩板结构路基的设计,初步探讨桩板结构路基的设计方法,希望能够为桩板结构路基的设计及应用提供参考。研究结果:桩板结构路基是高边坡陡坡地段地基加固的一种有效形式,通过计算,承载板挠度、桩基础承载力及其变形均满足了无砟轨道的控制指标要求,是桩板结构路基应用范围的一个新的突破。     

高标准铁路路堑边坡设计中常见问题的探讨

研究目的:在进行高标准铁路路堑边坡设计时,需要考虑诸多因素。本文结合作者多年积累的设计经验对该问题进行探讨,提出一些较新的观点,供边坡设计者参考。研究结论:在高标准铁路路堑边坡设计中,不但要考虑其稳定性,同时还要考虑其耐久性、美观性,采用的工程措施只有两者兼顾,才能获得理想效果。设计者应该根据边坡的地质特征,通过稳定性分析,选用合理的加固防护措施,完善排水系统,确保其长期可靠性,同时获得理想的环境美化效果。     

震区滑坡应急治理技术——以四川省理县林业局后山滑坡为例

依托四川省理县林业局后山滑坡工程,在应急勘查水文、地质等环境的基础上,开展了滑坡体稳定性计算,提出了“裂缝封填+排水沟+抗滑桩+片石挡土墙”的综合治理方案,有效防止了依托工程产生大规模变形.此外,为确保其整体稳定性,对各单项工程进行了优化和细化设计,保障了受威胁区人民的生命财产安全的同时,也为类似滑坡治理工程施工提供技术依据.     

基于巴西劈裂试验的顺层板岩边坡“滑移-拉裂”破坏研究

怀通高速公路沿线边坡以板岩边坡为主,为揭示板岩边坡的破坏模式与板岩层理角度之间的关系以及获得板岩边坡的稳定性判据,进行针对性的试验研究和理论分析。选取沿线边坡岩样并按照不同层理角θ进行分组,开展巴西圆盘劈裂试验。试验发现：随着层理角度的变化,试样发生5种破坏模式,0°〈θ〈30°时为拉伸破坏,30°〈θ〈45时为拉裂-滑移破坏,45°〈θ〈75°时为滑移-拉裂破坏,75°〈θ〈90°时为滑移破坏,θ=90°时为压张型破坏;其次,对顺层板岩边坡整体滑移破坏和局部滑移-拉裂破坏判据进行推导,得出发生整体滑移破坏的临界坡高公式以及发生局部滑移-拉裂破坏的临界坡长方程。最后,结合怀通高速公路沿线板岩边坡进行实际应用,与沿线板岩边坡实际稳定性情况相吻合。     

高边坡锚杆(索)病害整治

研究目的:对三福高速公路SA8合同段K207 939~K208 200段高边坡病害整治进行了总结,并对采用锚索(锚杆)加固处理措施进行了简要介绍。研究方法:通过现场实地操作进行组织管理,结合实际不断发生的情况,在多次试验的基础上,取得了相关的施工参数,找出了合理的施工方法。研究结论:在有病害的高边坡施工时,第一级台阶必须有足够的宽度,锚索施工张拉的各个环节操作必须规范,方能取得良好效果。     

高边坡塌方综合治理技术

结合厦蓉高速公路(贵州境)榕江格龙至都匀段YK144+258～YK144+364段右侧边坡塌方治理施工实例,对该段高边坡从变形坍塌至成功治理技术进行介绍。