基于强度折减法的边坡开挖稳定性数值分析

基于FLAC3D讨论了岩质边坡工程在天然状态下和开挖状态下力学模型的变化。在该岩质边坡工程中,选择了某断面进行了数值模拟分析。从坡体材料的力学参数、开挖施工过程等角度模拟了原型坡体的情况,取得了较好的效果,得到以下结论:通过对天然状态下边坡进行分析,从应力、位移和塑性区角度分析了边坡在天然状态下处于稳定状态;边坡开挖以后通过的模拟分析开挖边坡的位移、应力以及剪切应变增量的变化,说明开挖边坡的破坏规律。     

黄土地区深挖路堑边坡稳定性研究

为研究路堑边坡在开挖过程中的稳定状况,以便进行施工期边坡稳定性控制,防止事故的发生,建立路基有限元模型,采用数值仿真方法对边坡开挖过程进行模拟。分析了开挖过程中边坡变形及坡体内部应力的变化规律及边坡的稳定状态;选取最高边坡断面作为研究对象,分析了爆破振动对边坡稳定性的影响。研究结果表明:边坡开挖完成后,左侧边坡安全系数为1.19,右侧边坡安全系数为1.35,满足规范要求;边坡的坡脚水平方向安全振速为10.1 cm/s,采用设计爆破方案进行施工可以保证边坡稳定。     

隧道开挖爆破振动对邻近高速隧道的影响分析

以温州市宁波路太平山隧道工程为依托,利用FLAC3D有限差分数值计算软件,对该隧道开挖爆破全过程进行了数值模拟,研究了隧道开挖爆破震动波对周边金丽温高速隧道的影响分析。结果表明,在既有隧道90 m以外的新建隧道开挖爆破施工对既有隧道结构影响较小,最大振幅位于洞口处衬砌,洞身内部衬砌对围岩影响较小。     

降雨条件下明挖隧道回填土的堆载稳定性分析

对于覆土明挖隧道,回填土的堆载稳定性是评价隧道整体稳定性的关键指标之一。以徐州某临坡明挖隧道为研究对象,通过MIDAS GTS NX软件建立隧道回填土边坡计算模型,计算开挖隧道结构与坡脚所处不同距离时,施工隧道上覆盖填埋土体厚度、降雨环境等条件影响下的覆盖土体边坡位移量。计算表明,距离坡脚较远处开挖隧道,边坡水平位移量较大,且在坡脚和坡顶处的竖向位移较大;随着人工填土厚度的增加,边坡的水平位移和竖向位移皆变大;降雨后土体在水平和竖直方向的位移皆变大。工程中应重视雨季施工回填土堆载的稳定性监测,做好相应预防措施。     

边坡开挖引起渗流场变化的有限元模拟

渗流作用是土质边坡失稳破坏的主要因素,渗流使土体颗粒间的有效应力和抗剪强度降低。公路建设中,边坡的开挖必不可少。运用有限元理论,通过渗流有限元模型边界条件、约束条件建立方法的介绍,分析研究边坡开挖对坡体内渗流场的影响。以某公路边坡为例,在降雨条件下对未开挖、上台阶开挖、下台阶开挖三个阶段渗流场分布进行数值模拟,绘出各阶段边坡内部的水头等值线图和在指定控制性截面上流速的分布曲线,并分析了渗流场改变对边坡稳定性的影响。     

复杂空间形态边坡的稳定性分析

为合理评价复杂空间形态边坡的稳定性,基于边坡的三维点安全系数,利用三维数值模拟,提出了边坡稳定性的三步点安全系数计算方法.首先,采用强度折减法降低边坡体的抗剪强度指标,使边坡处于临界状态或者大变形状态,计算边坡临界状态的位移场;其次,设置实际的边坡岩土体物理力学参数,计算当前状态应力场;最后,综合临界状态位移场和当前状态应力场,计算边坡的点安全系数.将此方法应用于贵州贞丰煤电厂运煤道路高边坡工程,计算结果表明:未加固边坡的整体安全系数虽大于设计值1.35,但坡脚局部稳定性系数小于设计值;按照点安全系数分布规律对该高边坡的下部两级边坡采用锚杆加固,确定坡脚锚杆加固的范围为下部两级边坡,锚杆加固深度为坡面以下8 m,锚杆间距为2.0 m,锚杆直径为25 mm,锚杆加固后,边坡的局部稳定性得到显著改善,坡体点安全系数均大于1.35.      

炭质页岩边坡合理开挖施工工艺研究

炭质页岩路堑边坡的坡体结构较为复杂.为了得到合理开挖施工工艺,利用FLAC3 D软件对边坡以不同开挖坡比、不同分级开挖高度下稳定性情况进行数值模拟,研究表明:随着边坡开挖施工,边坡安全系数越来越小;边坡每级开挖深度为10 m时,边坡安全系数最大.     

某偏压隧道边坡开挖稳定分析与加固处理

针对存在偏压隧道的某在建公路边坡因切坡施工的影响问题,采用FLAC3D分析其稳定性。首先通过对存在隧道的原状边坡进行开挖数值模拟计算,根据计算所得水平位移和剪应力、应变张量分布特征,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。并进一步分析了锚索加固处理措施的效用,计算结果表明:采用锚索加固设计,边坡坡脚和坡面的受力变形均可得到明显改善,隧道围岩拉应力区域显著减小,稳定性大为提高。     

桩筏地基加固对紧邻既有线路基的影响

在新建线桩筏地基加固过程中,采用应力铲、水平向土应变计与测斜管对紧邻既有线路基的变形与应力进行原位监测,分析了不同施工阶段紧邻既有线路基变形规律与受力特性。为减小测试误差,建立了路基变形与稳定计算有限元模型,得到了坡脚水平位移换算系数,计算了不同开挖深度的路基最大剪应力与边坡安全系数。基于监测与计算结果,提出了施工期跳槽浇筑、更换桩型与路基坡面喷浆挂网等既有线路基防护措施。为验证防护效果,利用评分法与标准差法分析了轨检车数据。分析结果表明:施工期间紧邻既有线路基累积坡脚水平位移为24.25mm,平均每天的侧向位移小于0.59mm,路基坡脚水平位移对施工过程反应敏感,可作为监控既有线路基稳定状况的关键指标;两线之间9m深度范围地基土水平应力随不同施工阶段出现挤压回缩变化,压应力小于10kPa,但不同施工阶段水平应力变化不明显;浸泡条件下基坑开挖至2.2m时边坡安全系数由1.08减小为0.54,路基失稳破坏,因此,施工现场必须采取既有线路基坡面防护。施工期间既有线轨检的轨道质量指数(TQI)增幅达129.58%,既有线轨道几何线性波动较大,但TQI小于安全限值,即对路基防护优化后既有线路基变形得到有效控制。     

三峡船部高边坡的开挖模拟分析

运用Ｄｒｕｃｋｅｒ－Ｐｒａｇｅｒ非线性模型，并计及了岩体边坡非均匀介质的情况，模拟分析了开挖步对开挖连坡内岩体二次应力场和边坡变形场的影响，给出边坡某些特征点处位移随开挖步的变化，同时讨论岩体内破损区随开挖步进行的扩展规律。     

地铁隧道开挖方式对环境的影响及控制

为探讨复杂断面施工条件下采用钻爆法时产生的爆破振动对城市环境的影响,遵循城市地铁施工对地表和建筑物的影响必须满足振动、变形和应力控制标准的原则,以某工程为例,用FLAC3D对不同开挖方法的爆破振动效应进行了数值分析,并与现场实测振动速度进行了比较.结果表明,在该工程的特定条件下,机械和钻爆相结合的开挖方法对环境的影响较小.      

黑石岭公路隧道爆破振动监测与控制技术研究

按“新奥法”施工的河北张石高速黑石岭隧道全长7590m,为上、下行分离的双洞单行双车道,属于长大岩石高速公路隧道。工程开挖施工采用IDTS3850爆破振动仪对隧道爆破振动进行监测,通过对结果的回归分析,结合工程实际,提出爆破振动波衰减经验数学模型。同时,结合该隧道开挖爆破施工提出爆破振动控制技术措施,以确保隧道开挖洞室、初期支护、二衬、相邻隧道等已有工程的施工质量和安全。该研究对指导隧道工程开挖爆破施工和保证已有工程的安全具有重要作用。     

隧道下穿既有线爆破方案的研究与实践

某隧洞下穿鹰厦线工程,工程地质水文地质复杂,下穿段铁路路基为半路堤半路堑形式,路堤边坡坡度约为i：0．75,且铁路右侧为九龙江,铁路轨底到隧洞顶的覆土厚度约为20m。爆破方案的设计与实施十分复杂,在详述工程概况、工程地质和水文地质条件的基础上,从爆破方案的选择、爆破参数的确定以及爆破技术的实施等多个方面对隧道下穿既有鹰厦线方案进行了详细的论证和阐述,研究的结论和实践经验对同类工程有较好的借鉴作用。     

浅埋地铁隧道近距离下穿危旧建筑爆破振动风险控制技术

青岛地铁一期工程3号线03标段区间隧道下穿湛山路3号民房,隧道拱顶到3号民房基础最小距离为9.5m。开挖过程中采用大直径双中空孔直眼掏槽、孔内分段延期爆破、控制单段最大起爆药量的方法,将地表振动速度控制在1.0cm/s以内,确保了地面建筑的安全。同时对爆破现场连续监测5次、共计36炮次,在统计分析炮次与振速最大值之间的对应关系基础上,提出在爆破施工过程中应该注意克服人的安全意识＂疲劳＂期,才能确保下穿段全过程的不超振。     

既有线旁高路堑扩挖工程控制爆破技术

在紧邻既有线旁进行爆破施工,既要保证既有线的设施和运行安全,又要控制好岩石爆破碎裂程度,同时保证坡度和坡面平整度满足设计要求.结合达成铁路扩能改造工程施工实践,介绍既有线旁路堑施工的控制爆破设计、施工方法及钢管排架防护等技术措施.     

高地应力区断层带隧道施工力学研究

应用有限差分软件FLAC3D对高地应力区断层带隧道工程中施工力学性态和变形空间效应进行数值模拟,分析了隧道施工过程中作业面的空间效应,重点研究了隧道拱顶、拱脚及边墙围岩的位移、应力随施工步的变化规律,为隧道优化设计和施工提供了参考依据。     

三角形波动载作用下半刚性沥青路面动态响应量三维有限元分析

针对动载条件下半刚性沥青路面结构破坏问题,采用三角形波激励加载,考虑车辆超栽以及车速变化对路面结构动态响应量的影响,利用三维有限元数值法对超载、快速、慢速条件下的路面各结构层动竖向位移和层底动弯拉应力分布规律进行数值分析计算。结果表明,动载条件下,路表所形成的横向弯沉盆影响范围为6．2m,而基层层底沿横向0．35m范围内均承受动拉应力;车速越慢,超载越严重,路表、路基顶面的竖向动位移峰值及动弯拉应力峰值越大,在交通堵塞、长大纵坡的行驶环境中,路面材料的要求更高。     

某增建二线铁路隧道减震爆破技术

某增建二线铁路隧道出口段位于曲线上,与既有铁路隧道逐渐靠近,至洞口处最小净距约15m,施工中采用减震爆破开挖技术。从开挖方法选择、采取的减震爆破技术措施(包括合理选择炸药品种、雷管起爆时差、掏槽形式、钻爆参数等)、减震爆破设计,以及爆破施工中的技术和安全要求等方面,介绍了既有铁路旁增建二线铁路时隧道施工中的减震爆破技术。实施减震爆破后,将最大振速限制在允许范围之内,既有铁路隧道的衬砌结构及轨道设施未受到影响,取得了较好效果。     

兰青复线虎头崖隧道微振动爆破技术研究

新建兰青复线虎头崖隧道出口段（DK60＋590～DK60＋710）与既有隧道线间距11．6～40m。为保证既有隧道正常行车安全,对新建和既有虎头崖隧道进行支护加固并采用微振动爆破技术施工。同时采用4C型振动测试仪对隧道爆破振动进行监测,根据监测结果并结合新建隧道确定下一次爆破的参数,对爆破设计进行优化。通过合理选择爆破时差、最大装药量、微差起爆、掘进进尺、预裂爆破等5个方面的振动控制技术措施,使该隧道开挖施工爆破中的既有隧道振动速度值控制在安全范围以内。最后,利用微振动爆破技术保证了虎头崖隧道开挖作业安全、顺利地进行。     

楔形分段掏槽爆破减振效应研究

为研究隧道楔形分段掏槽爆破方法的减振效率,基于岩体微差破岩理论,推导楔形分段掏槽爆破参数的确定方法,并运用LS-DYNA3D程序对楔形常规掏槽爆破和楔形分段掏槽爆破时爆破近区应力波传播过程及质点振动速度进行仿真计算分析,结合数值模拟结果和工程实际情况,开展楔形常规掏槽爆破和楔形分段掏槽爆破现场对比试验,结果表明:楔形分段掏槽爆破中炮孔底部有效应力峰值和压缩破坏深度分别约为楔形常规掏槽爆破的1.64倍和1.66倍,槽腔更易达到设计深度;模型中岩体顶面和背面平均减振效率分别达到11.53%和22.45%,但侧面平均减振率仅0.21%;楔形分段掏槽爆破方法可将掏槽爆破振动强度降低30%以上,且施工效率略有提高.