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。     

爆破震动对路堑边坡的数值模拟

开挖爆破是山区路堑边坡的常用施工方法,爆破开挖会对周围边坡造成严重危害,因此有必要研究爆破震动波对既有边坡的影响。市政规范规定50 m为铁路保护范围,该范围内禁止爆破施工,200 m范围内为控制性爆破范围。选取振速接近1.5 cm／s的实测爆破震动波,对工程实例场平边坡进行数值模拟。由于边坡距北侧现状渝怀铁路50 m ,在对地块进行场平开挖时,需采取控制性爆破施工,文中模拟爆破震动对该边坡的影响。结果显示：U X位移主要集中在坡面坡脚位置,UY位移从上至下呈依次减小趋势;应力分布从上至下逐渐增大,最大应力集中在坡底处;加速度时程曲线坡顶波动最为激烈,坡脚次之。本次模拟采用的炸药用药量对该边坡基本不造成危害。     

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。     

顺层岩质边坡溃屈型破坏探讨

顺层边坡溃屈破坏是一种存在于岩质边坡的特殊破坏模式,首先对这种破坏模式的力学原理进行了探讨,得出了产生此破坏模式的前提条件,即:存在外倾结构面;结构面倾角较陡,大于或等于坡角;坡脚岩体强度较差。结合一典型的岩质边坡开挖工程实例,运用离散元数值分析方法,得到了边坡发生此破坏模式的变形、应力特征以及具体的破坏过程。结果表明:边坡坡脚的剪应力随着边坡开挖的深度增加而增大;当其剪应力未超过坡脚岩体的抗剪强度时,边坡变形主要以开挖的卸荷回弹为主,边坡处于稳定状态;当开挖深度使得坡脚剪应力超过坡脚岩体的抗剪强度时,坡脚岩体首先产生屈服变形,发生较大的位移,从而为坡体中上部岩体提供了沿结构面下滑的空间,边坡发生垮塌。数值分析结果与理论分析得到了很好的验证。     

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。     

基于熵权-灰关联法的岩质开挖边坡安全评价模型

根据边坡稳定性评价体系, 选取边坡岩体质量评分、边坡开挖方法调整系数、高度修正系数、结构面调整系数、结构面调整值5个评价指标反映边坡的整体稳定性, 并作为安全评价模型的序列变量; 建立了熵权-灰关联安全评价模型, 将目标边坡作为系统特征序列, 12处岩质边坡作为相关因素序列, 评价了京沪高速改扩建工程沿线典型岩质边坡的安全性, 并提出工程建议; 采用FLAC3D仿真软件, 分析了不同阶段机械开挖和不同炮孔处静力爆破条件下边坡的稳定性变化规律, 以验证安全评价模型的准确性。分析结果表明: 边坡稳定性评价指标可较好地反映边坡的稳定性特征; 熵权-灰关联安全评价模型充分发挥了灰关联法在小样本数据分析的优点, 且由熵权法计算的指标权重改善了传统灰关联分析中由专家打分或平均赋权的缺陷, 使评价结果更加客观; 三级边坡和一级边坡的开挖使边坡K593+260~K593+555的安全系数分别降至1.01和1.00, 和上一级边坡相比降幅分别为34.8%、9.1%, 说明缓倾顺层岩质边坡的开挖会使岩层沿结构面滑动, 使边坡失稳; 瞬时动荷载和荷载积累效应控制静力爆破条件下边坡的稳定性, 瞬时动荷载的出现使边坡安全系数下降了7.7%, 荷载积累效应的消散使安全系数平均回升3.6%, 说明爆破对边坡的松动作用明显, 荷载积累的消散使边坡的稳定性提升。      

强岩爆隧道施工技术

锦屏电站辅引3#隧洞埋深超过2 200m,地应力极高,属于强岩爆洞段。施工中采用微震监测方法进行岩爆预测,结合喷洒高压水和岩体深部注水技术、光面爆破及应力解除爆破技术和及时施作锚杆、喷砼等支护措施,大大降低岩爆发生概率和产生严重后果的风险,顺利完成隧洞的开挖施工。     

锦屏二级水电站微震监测预报与岩爆特征分析

锦屏二级水电站深埋地区地质条件复杂,岩石种类繁多,引（排）水隧洞具有洞线长、洞径大、埋深大、地应力高等特点,是世界已建和在建规模最大的深埋隧洞群。以锦屏二级水电站3#引水隧洞为研究对象,构建一套基于TBM全断面开挖实时监测围岩破裂过程的微震监测系统。通过对3#引水隧洞监测数据的分析,对发生岩爆前岩石微破裂活动的规律进行归纳和总结。分析结果表明,岩爆发生前监测系统监测到的微震事件在时空分布上均有一定特征：事件数量在空间上的分布有增多趋势且分布由离散状态逐步变为局部集中状态,岩爆一般发生在开挖后的几小时或几天内。利用和分析这些前兆信息对现场岩爆情况进行预测预报,可为施工和设计人员提供一定的参考依据。     

砂岩-泥岩沉积互层面剪切特性数值模拟研究

沉积层面力学特性是探究砂岩泥岩互层岩质边坡变形及稳定的重要因素。以室内试验结果为依据,采用接触面与薄层单元模拟层面剪切特性,对比了两者应力应变曲线特点,分析了开挖条件下软硬互层岩质边坡层间应力分布。结果表明,接触面模拟砂岩泥岩界面特性时,其剪切应力应变曲线符合双曲线特征,呈应变软化现象,存在明显残余强度。薄层单元模拟层面剪切力学特性时存在初期应力剧增现象,模拟结果与试验值存在一定程度离散性。接触面与薄层单元均能模拟砂岩泥岩界面剪切应力应变特性。顺层岩质边坡开挖时难以控制接触面法开挖过程模型计算收敛程度,薄层单元方式更能有利于模拟开挖作用下其层面剪应力分布(即剪切错动效应)。     

关口垭隧道软岩稳定性分析及施工方法探讨

结合工程实例,阐述了泥质页岩在隧道开挖过程中应力重分布的变化特征以及对洞室稳定性的影响,进行了喷层应力、围岩与初期支护间应力、围岩内部位移、二次衬砌应力量测及爆破震动测试等项目的重点监测。     

超高边坡开挖对既有隧道衬砌结构安全影响分析

以某临近既有隧道的道路改建高挖方边坡工程为研究对象，利用有限差分软件模拟分析了边坡逐级开挖过程中隧道衬砌结构变形与主应力的变化规律，计算了衬砌结构安全系数进而评价隧道结构稳定性，并结合现场测量数据分析验证仿真模拟的可靠度。结果表明：随着超高边坡逐级开挖，隧道衬砌结构各部位变形均增大，最大主应力从压应力变为拉应力而最小应力均表现为压应力；安全系数大幅度降低，Ⅲ阶段右拱腰存在局部破坏风险，Ⅳ阶段拱顶与左边墙易受拉破坏；模拟值高于实际值，减少边坡爆破施工可确保隧道运营阶段的安全性，可为相似工程提供一定参考价值。     

变质板岩高边坡岩石蠕变特性试验研究

岩质边坡开挖后的岩体应力调整和变形不是在瞬间完成,而是在相当长的时间内应力和变形才趋于稳定,这是由于边坡岩体存在流变特性。为研究岩质边坡岩石的流变特性,以湖南某高速公路一典型变质板岩高边坡为研究对象,对该高边坡板岩的蠕变特性进行了单轴压缩蠕变试验研究。研究结果表明：Burgers模型能很好的模拟板岩的蠕变特征;随着轴向应力的增大,伯格斯模型各参数都有减小的趋势,说明板岩的粘性蠕变随着轴向应力的增大而越来越明显,板岩呈非线性粘弹性。     

有限元模拟边坡支护稳定性分析

基于对公路高边坡路基开挖的研究,通过理论计算与数值模拟结合的一系列研究方法,总结边坡的损害后果、破坏体特征、灾害区几何形态、发生动态过程,得出爆破扰动岩体的位移场动态演化过程及宏观表现特征,并探究高边坡灾害活动和岩体环境的定性关联性及灾害发生的主要影响因素,进一步对多级边坡局部破坏进行定性分类及防治措施。本文研究结论于类似工程具有一定参考意义。     

钻爆法隧道施工对超近距构筑物的影响分析

采用钻爆法开挖隧道时,爆破振动将不可避免地对临近构筑物产生影响。文章以贵州盘兴高速上坡地隧道为研究背景,对该隧道施工方案及爆破振动计算原理进行了分析,通过LS-DYNA建立了该隧道的计算模型,模拟了隧道中药包爆炸过程,计算分析出岩体的受力及位移情况;研究爆炸产生的振动冲击波下输电塔的响应特征,提出隧道不同区段的爆破开挖优化设计方案,为类似工程提供参考和技术支撑。     

路堑边坡钢绞线加固的危岩体破解监测评价研究

研究了高陡路堑边坡上危岩体孤石爆破过程中孤石的安全稳定性,对保障施工的顺利进行具有重要的意义。依托广东省某高速公路土石混合路堑边坡孤石处理实际工程,系统阐述了钢绞线支护结构用于土石混合路堑边坡危岩体施工破碎过程中的监测、计算与评价分析,选取几个典型的边坡坡面孤石危岩体,分析了边坡坡面孤石危岩体是否安全稳定,客观有效地评价了孤石危岩体的安全稳定性。结果表明,四个典型危石体孤石在破解施工过程中始终是安全稳定的,不存在危岩体孤石崩塌掉落等施工安全稳定隐患。本项目的监测评价方法可为今后类似工程提供技术指导和参考。     

京秦高速公路深路堑开挖爆破施工方案优化设计

在岩质公路路堑开挖施工过程中，通常采用爆破等技术手段来完成路基开挖与施工任务。爆破方案与爆破参数的合理设计不仅关系到爆破工程质量，而且对防止边坡失稳具有至关重要的影响，因此，针对岩质高速路边坡的爆破施工方案与爆破参数的选取展开优化设计，就显得尤为重要。     

边坡开挖支护时序有限元分析

为研究公路改扩建工程边坡稳定性的影响因素, 寻求科学的支护方法, 以柳州至南宁高速K1456+800处左侧改扩建边坡为研究对象, 利用ANSYS建立了有限元数值模型, 选择未及时支护和及时支护2种支护方式, 模拟计算了改扩建工程中6级边坡开挖过程中坡体的剪应变增量及水平、竖向位移增量; 为定量分析2种支护条件下边坡开挖过程中位移及应力的变化趋势, 选取了6个特殊节点进行监测, 主要监测内容包括测点的位移(包括水平位移和竖向位移)以及主应力(包括最大主应力和最小主应力)随开挖时步的变化情况。分析结果表明: 无论是否及时支护, 每步剪应变增量最大值均位于坡脚, 但及时支护时, 分布面积及数值较未及时支护时小, 边坡发生失稳的可能性较低; 随着开挖推进, 水平位移增量先减小后小幅增大, 竖向位移增量先急剧增大后缓慢减小, 及时支护下各测点最终位移较未及时支护情况要小; 未及时支护时最终开挖安全系数接近1.0, 及时支护后每步安全系数均大幅提高, 基本大于1.35。综上所述, 及时支护能够有效减小边坡剪切应力, 限制水平与竖向位移, 降低整体应力水平, 提高边坡安全系数, 显著改善坡体稳定性。      

玉楚高速公路红层软岩顺层边坡研究

玉楚高速公路SJ-3标段K113+122～K113+270右侧路堑边坡作为典型工点进行分析研究。进行了边坡在不同降雨强度下的位移和应力变化情况研究发现:随着降雨量的增大,软岩的强度降低,接触面的抗滑性能减弱,使得水平位移不断增大;部岩体水平应力逐渐变大,而且沿软弱滑带附近局部产生拉应力,最终导致边坡岩体产生拉裂破坏。     

某高速公路路堑边坡开挖的数值模拟分析

简要地介绍了有限元方法及plaxis软件的方法原理。利用土工试验得到的岩土物理力学参数结合工程实践经验对某高速某段路堑边坡作了有限元数值模拟,该模拟较真实地反映了实际边坡的工程状况。通过对无支护开挖和支护开挖两种工况下的开挖过程模拟,分析该边坡的位移、应力及应变情况,提高对边坡的破坏过程的认识和边坡开挖方式对边坡稳定性的影响。     

层状软岩隧道围岩破坏的连续-离散耦合分析

为了研究层状岩体中隧道开挖后围岩的破坏机理,以汶马高速鹧鸪山隧道为例,基于离散元-有限差分耦合算法,建立了一种新的层状软岩隧道开挖模拟方法,采用该方法对不同地应力场、层理间距等因素影响下围岩的破坏模式进行了数值模拟. 研究结果表明:隧道开挖后,应力重分布导致强度较低的层理面首先发生滑移及张开破坏,岩体的滑移及张开使得应力场受到进一步扰动,导致层间岩体产生拉裂破坏;同种水平应力条件下,随着侧压力系数的减小,岩体产生的微裂纹不断增多. 当侧压力系数为1.00、0.80、0.67、0.57、0.50时,微裂纹总数分别为304、391、602、999、1 240;当层理间距为0.6 m时,层理对围岩破坏形态起控制作用;随着层理间距从0.6 m增加至1.2 m,层理对围岩破坏模式的控制作用减弱,围岩的破坏形态与均质围岩相似.