渗流对边坡稳定性的影响分析

边坡土体内渗流场与应力场是相互作用、相互影响的一个整体。针对地下水渗流对边坡稳定性的影响,文章开展渗流场与应力场相互作用机理的研究,并利用ABAQUS有限元软件进行建模分析,验证有限元强度折减法及其失稳判据在边坡稳定分析中的可靠性及合理性。结果表明:地下水渗流作用影响下的边坡稳定性明显降低,安全系数由未考虑渗流作用时的1.33降至1.097,边坡发生失稳破坏,地下水渗流是影响边坡稳定的重要因素。     

降雨作用下的膨胀土路基渗流场分析

含水率的变化是引起膨胀土路基产生胀缩变形的重要因素.文章通过非稳态渗流有限元模拟降雨和蒸发作用下膨胀土路基中的渗流场,分析土工膜的防渗效果以及防渗深度对于路基中含水率分布的影响.     

考虑流固耦合效应的盾构隧道开挖面稳定性研究

文章采用PLAXIS有限元软件,建立流固耦合条件下盾构隧道开挖面数值计算模型,研究隧道管片安装时间内,流固耦合效应对隧道开挖面稳定性的影响。通过控制变量法,分析流固耦合条件下开挖面不同支护压力比(开挖面支护压力与前方水土压力之比)和不同隧道覆径比(隧道埋深与直径的比值)对隧道开挖面变形及地表沉降的影响规律,并探讨了流固耦合效应下开挖面失稳破坏模式。研究结果表明:(1)在隧道管片安装时间内,开挖面前方土体将在渗流作用下形成土拱效应,从而使开挖面支护压力比小于1。而未考虑流固耦合效应时,需要较大极限支护压力值才能保持隧道开挖面前方土体的稳定;(2)当考虑流固耦合效应时,隧道覆径比对开挖面稳定性影响有限,但对地表沉降有较大影响,且覆径比越大,地表沉降变大且影响范围较广;(3)在隧道管片安装时间内,开挖面前方虽在渗流影响下具有土拱效应,但随着支护压力减少及开挖面上部渗流场的共同作用,使得开挖面前方土拱效应减弱,继而使隧道开挖面上方与前方土体连通形成楔形土体滑动区。相比未考虑流固耦合的情况,其楔形体趋向于开口较大的漏斗状破坏形式。故在隧道施工过程中,应考虑流固耦合效应对开挖面变形及地表沉降的影响。     

渗流对铁路隧道内空气温度的影响

由于列车散热使得铁路隧道内空气温度升高,隧道热环境的恶化对列车安全运行及隧道内设备的可靠性带来一定的影响,隧道内热环境的模拟研究对铁路发展具有重要意义。文章通过建立隧道内空气温度非稳态模拟计算模型进行分析,重点考虑了隧道围岩内渗流对空气温度的影响;采用有限体积法对方程进行离散,用Matlab工具编写隧道内空气温度模拟计算程序;分别在不同的渗流作用系数下,对单线铁路隧道内空气温度进行模拟计算。分析得出,渗流对隧道内空气温度具有较大的影响,在隧道内热环境模拟中,特别是对于中长期模拟计算中不能忽略渗流的影响作用。     

桥梁基坑在承压水作用下的渗流分析

文章以某桥梁基坑为例,总结了地下承压水对明挖基坑工程的危害,分析了承压水渗流对桥梁明挖基坑工程的影响。通过有限元程序计算承压水影响下的基坑周边和坑内土体的渗流场,表明在承压水的影响下,坑内土体的有效应力会降低,从而导致基坑整体安全系数降低。     

库水位上升对残积土路基稳定性的作用机理分析

本文基于饱和一非饱和渗流理论,采用非饱和土力学原理,分析了不同库水位上升速率、上升型式及饱和渗透系数等对残积土路基渗流场及稳定性的作用机理。     

考虑渗流、非轴对称荷载作用的隧道围岩塑性区分析

文章考虑了渗流体积力,推导了渗流场作用下隧道围岩的应力分布规律和塑性区表达式,并分析了隧道塑性区范围与孔隙水压力、侧压系数,以及岩体强度和初始地应力比值k之间的关系。研究表明:渗流场仅对塑性区范围有影响,对塑性区形状没有影响;随着侧压系数以及岩体强度和初始地应力比值k的不同,渗流对隧道围岩塑性区范围的影响沿不同方向表现出各向异性,且随着侧压系数以及岩体强度和初始地应力比值k的增大各向异性程度逐渐弱化;侧压系数、岩体抗压强度与初始地应力比值k不仅影响塑性区的范围,同时影响着塑性区的形状,当k1时,侧压系数对隧道塑性区的范围和形状起主要作用;当k1时,岩体强度对隧道围岩塑性区的范围和形状起主要作用,且随着岩体抗压强度的增大,塑性区范围逐渐减小,在隧道两帮处随侧压系数的减小易出现塑性区。     

近溶腔高压水工隧洞围岩应力位移弹性解

考虑开挖及渗流影响的水工隧洞围岩稳定是一个重要课题,而近溶腔高压水工隧洞围岩应力位移研究是该课题的难点。据此,文章基于弹性假设理论,引入反溶腔作用系数,采用复势理论求解近溶腔水工隧洞开挖问题,获得围岩应力及位移解析表达式。将水工隧洞内水外渗的各影响因素简化为轴对称情况,并将渗流场以渗透体积力方式作用于应力场,采用平面应变理论求得正常运行期的过水公式,最后通过叠加原理求得弹性解。在满足挪威准则条件下,对比内水外渗前后的计算结果,依次探讨反溶腔作用系数、岩石孔隙水压力及埋深等的影响规律。分析结果表明:初次充水对围岩稳定起决定作用;反溶腔作用系数及埋深增大有助于围岩稳定;在岩石孔隙水压力影响下,溶腔一侧环向应力场出现大小值交换现象,而径向应力场并不出现该现象;近溶腔水工隧洞围岩偏压效应随着反溶腔作用系数的增大而弱化。     

无充填裂隙岩体渗流地层冻结温度场演化规律研究

渗流作用下冻结温度场的求解是一个移动边界、相变、内热源、温度场和渗流场相互影响的多场耦合问题。文章建立了无充填裂隙岩体含相变的渗流场及温度场耦合模型,采用单因素法研究了冻结管间距对渗流作用下无充填裂隙岩体冻结壁演化规律的影响。结果表明:冻结管间距对冻结壁交圈时间的影响规律符合指数函数特征,冻结管间距越大,冻结壁交圈时间越长,且增幅越大;冻结管间距越大,形成同样界面冻结壁厚度所需的冻结时间越长;冻结管间距存在一个临界值,大于该值后,界面冻结壁扩展成相同厚度所需的冻结时间随冻结管间距的增大而急剧增加;冻结管间距越大,冻结壁平均温度下降到设计温度所需冻结时间越长。     

基于D-P屈服准则考虑渗流影响的深埋有压圆形隧洞弹塑性解

山岭深埋隧洞具有丰富的地下水,有压隧洞在施工和运营的不同工况条件下,隧洞围岩第一主应力会发生变化。为了研究有压隧洞施工和运营阶段的地下水的渗流影响,文章基于D-P屈服准则,在平面应变条件下推导了深埋有压圆形隧洞第一主应力分别为径向应力和切向应力时考虑渗流影响的弹塑性解。结果表明:D-P准则模型计算结果与M-C准则计算结果基本吻合,且计算结果较M-C准则偏于安全,验证了该模型的正确性;考虑渗流作用时弹性区径向应力和切向应力随着径向距离的增加不再关于地应力对称,且随着渗透压力的增大,其偏离地应力程度越大;同种条件下,低内水压阶段随着渗透压力的增大塑性区半径增大,高内水压阶段随着渗透压力的增大塑性区半径减小。     

锚固系统对地震边坡动力响应的影响研究

文章利用有限差分程序FLAC2D6.0,从单元屈服状态和剪应变增量、应力场、动力稳定性等方面对比分析了自然边坡和锚固边坡在地震作用下的动力响应情况。结果表明：在地震作用下,土坡产生不可恢复的累积变形,其大小与输入的地震波峰值有关,而锚固边坡较自然边坡有更好的延性;锚固系统能在一定程度上限制坡顶拉破坏的产生和很好的控制坡脚剪切破坏的发展;锚杆轴力沿全长呈不均匀分布,且在滑移面附近变化幅度最大。     

渗流作用下软硬互层砂岩边坡稳定性研究

文章利用Midas GTS有限元岩土分析软件,建立了软硬互层砂岩边坡模型,模拟开挖边坡内部土体的变化特征,并把渗流引入计算中,分析渗流作用下边坡的稳定性及影响因素。研究表明:互层边坡滑动特征为土体滑动,切割砂岩形成破坏;渗流对边坡影响显著,但是边坡稳定性对入渗边界和入渗水头压力不敏感;土层厚度对边坡稳定性影响显著。     

基于湿度应力场理论的膨胀土边坡稳定分析

边坡土体中的膨胀力是导致膨胀土边坡失稳的主要原因之一。文章基于湿度应力场理论,采用ANSYS软件的热传导分析功能模拟分析边坡的降雨入渗以及膨胀变形,并采用有限元强度折减法对不同条件下边坡安全系数进行计算,分析了膨胀土边坡稳定规律,为膨胀土边坡处治提供理论依据。     

关于沥青路面渗水试验的思考

结合工程实践,总结了渗水的形式及检测方法,分析了渗水机理,指出当前评价沥青路面渗水性能的指标—渗水系数的不足,并分析了影响沥青路面渗水系数的影响因素。     

Analysis of the Stability of the Shield Tunnel Excavation Face Considering Fluid-Solid Coupling Effect北大核心CSCD

In order to study the impacts of the transient seepage on the stability of tunnel excavation face during the installation of lining segments, the fluid-solid coupling effect based numerical model of the tunnel excavation face was developed by the finite element software PLAXIS. With adoption of the variablecontrolling approach, the influences of the depth/diameter ratio (the ratio of the buried depth to diameter of the tunnel) and the support pressure ratio (the ratio of the face support pressure to water and soil pressures ahead of the excavation face) on the face stability and ground settlement were investigated, respectively. At same time, the failure modes of the excavation face under the fluid-solid coupling analysis were also discussed. The results show that:1) the transient seepage leads to the development of the soil arching at the front of the excavation face, in which the smaller deformation at the excavation face is achieved, and so less support pressure for the face stability is allowed. While for the plastic analysis without taking into account the effect of transient seepage, a higher support pressure is required to maintain the stability of the excavation face; 2) in the fluid-solid coupling analysis, the depth/diameter ratio has less impacts on the stability of the excavation surface, but has larger impacts on the ground settlement. The larger the depth/diameter ratio, the larger the ground surface settlement and the settlement profile; 3) however, with the combination of the decrease of the support pressure and the impact of transient seepage on the settlement of ground surface, the soil arching effect in front of the excavation face is gradually reduced. The deformation zone at the ground surface is then connected with the deformed part ahead of the tunnel face to form a wedge-shaped soil sliding zone. It is also observed that the wedge-shaped body tends to have a larger funnel-shaped failure mode than that in the plastic analysis without considering the transient seepage. The results show that the transient seepage has a great impact on the stability of tunnel excavation face in the soil condition with high permeability ratio. The fluid-solid coupling analysis should be adopted to evaluate the deformation of excavation face and ground settlement. © 2018, Editorial Office of "Modern Tunnelling Technology". All right reserved.     

超高压电塔下路堑边坡加固防护研究

文章以广西桂平至来宾高速公路某800kV超高压电塔路堑边坡为例,结合其工程地质与水文地质条件,综合运用赤平极射投影、极限平衡法及Midas-Soilworks数值模拟方法对该边坡进行稳定性分析,并针对超高压电塔下复杂的场地环境,进行边坡加固防护方案研究。施工开挖与位移监测结果表明:该边坡防护方案合理可行,确保了边坡在开挖和运营中的稳定,严格控制了边坡变形,保证了超高压电塔的安全,取得了理想的边坡防护效果。     

基于FLAC^3D的季节性冻土隧道明洞边坡支护失稳评价研究

为了研究季节性冻土地区隧道明洞边坡支护在应力场、温度场和水分场耦合作用下的冻融变形规律,文章利用FLAC^3D有限差分软件对蛟西隧道明洞边坡喷锚支护破坏现象进行数值分析。研究结果表明:温度场变化、开挖坡度大小是影响边坡稳定性的重要因素;温度不同,边坡支护变形量不同,但变形规律相同;冻胀融沉引起边坡各点的变形量在坡肩处最大,在软弱岩土层附近变形量波动较大;满足边坡冻融时稳定性且符合经济合理性的最佳边坡开挖坡度为1∶1。研究结果与实测结果一致,表明了失稳评价模型能准确、科学地预测明洞边坡支护的安全状态,于工程施工具有较好的理论指导。     

开挖工况对偏压连拱隧道结构及上覆山体稳定性的影响

文章采用弹塑性有限元数值模拟,对不同开挖工况下地形偏压连拱隧道围岩及主体结构的应力场、位移场、破坏区分布进行了分析,研究了开挖工况对隧道上覆山体稳定性的影响。分析表明,当先开挖浅埋侧隧道时,围岩、结构及上覆山体稳定性都要优于先开挖深埋侧隧道的方式,其计算结果可为同类隧道的设计、施工提供有益的参考。     

碎裂岩质高边坡锚杆应力的监测分析

高边坡的现场监测是一个系统工程,文章以西攀高速公路为例,结合高边坡施工期监测锚杆的应力状态和受力原因,建立锚杆应力测值统计模型,分析了开挖、温度、时效变形这三种因素对锚杆应力影响的规律,并对锚固效果和边坡稳定性进行了评价。