公路缓倾互层岩质边坡失稳数值模拟研究

本文在前人研究的基础上,论述缓倾软硬互层岩质边坡主要在自重、风化作用、溶蚀作用及软弱夹层软化作用下形成危岩体,危岩体主要受软弱基座和断续延伸的外倾结构面控制;斜坡受灰岩岩溶发育的影响较大,灰岩的力学强度呈现不同强度的降低,是崩塌的易发岩组;综合各个内在及外在因素采用工程地质过程机制分析法,得出该边坡危岩体破坏模式为倾倒式破坏;危岩体演化过程中斜坡岩体内部裂隙的发展方向是自下而上的,且随着变形的发展,在软弱夹层处出现向坡体外部的塑性变形。     

地震作用下不同风化程度时边坡响应分析

通过对不同风化层覆盖条件下不同形式边坡地震动力响应分析,探明在地震作用下不同风化程度的边坡位移、应力分布特征较之均质岩体出现明显不同。位移及应力云图不再有明显的分层特征,应力分布出现相互叠交现象,随着风化程度的逐渐减弱,各风化层面上的剪应力及主应力量值逐渐增大。相对于单面坡而言,孤立边坡的位移、应力量值明显增大,处于更为不利的状态。     

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。     

准池铁路大沙沟特大桥高边坡稳定性分析

通过对准池铁路大沙沟特大桥神池南岸岩质高边坡稳定性分析,推导了自然边坡及桥梁荷载作用下的稳定坡角,为优化孔跨布置及提高神池南台的安全性提供了一种方法。在此基础上对边坡岩体的破坏模式及边坡岩体应力进行了分析,并提出了合理的工程措施。分析认为:神池南台基础距边坡边缘大于20.0 m时,边坡稳定性对其基础稳定性影响很小,但要注意边坡坡顶岩体可能产生的崩塌及卸荷裂隙进一步发展的影响,应对坡顶危石进行清除并对边坡进行必要防护。     

黄土高边坡开挖过程的变形监测分析

以隧道出口路堑黄土边坡为例,分析黄土路堑开挖过程中边坡变形和边坡土钉应力随空间和时间的变化规律。测斜仪监测结果表明:边坡的水平位移随开挖深度的增加逐步增大,并在开挖后一段时间内出现最大值,呈时间滞后效应。在不同的开挖阶段,坡体不同部位开挖后的水平位移变化幅度不同:坡顶变形幅度最大,坡底居中,坡体中部最小;坡体开挖完成后,坡顶绝对水平位移量最大,坡脚最小,坡体中部居中。随开挖深度的增加,坡体不同部位测试土钉各测点应力明显增大;土钉最大应力出现位置由坡面逐渐迁移到坡内。说明坡体的变形范围随开挖深度的增加而扩大;且由土钉最大应力出现的位置可判定边坡潜在滑动面位置。     

上坝大桥岩质岸坡稳定性数值分析

通过工程地质勘察和ANSYS有限元数值模拟方法,对上坝大桥岩质岸坡进行稳定性分析。分别在天然状态和荷载作用下对岩体位移、应力强度进行分析,建议清除坡面危岩落石,在施工开挖过程中对覆盖层边坡采取一定的防护措施。     

隧道穿越崩塌高风险高陡边坡的稳定性分析

针对雅砻江卡拉—杨房沟水电站交通专用公路施工中的隧道,穿越崩塌高风险区高陡边坡的稳定与结构安全等问题,借鉴以往的边坡研究成果并结合现场实际情况,对卡杨公路高陡边坡隧道施工前的整体稳定性进行了分析。找出边坡最危险滑面并计算出最小安全系数,分析了在山体中不同空间位置布设隧道时隧道围岩与边坡岩体变形及应力变化特征。结果表明:当隧道洞口偏压穿越边坡时,隧道及边坡变形均比较大,隧道围岩及边坡岩体应力会出现不对称现象,最好在隧道施工前采取一定的加固措施。当隧道正常穿越边坡,不存在偏压时,岩体应力及变形基本正常。     

铁路隧道明洞高陡边坡加固防护与监测方案研究

通过对隧道明洞高陡岩质边坡受构造影响,如岩体不利结构面、坡面小型楔体在外力长期作用下,沿临空面可能形成危岩、落石甚至崩塌等灾害的分析与计算,介绍延长明洞、增加明洞回填厚度、设置预应力锚索、防护网及自动化监测系统等综合工程措施设计和实例工程加固防护与变形监测效果,供类似工程借鉴。     

铁路隧道明洞高陡边坡加固防护与监测方案研究

根据分析与计算，隧道明洞高陡岩质边坡通常受构造影响，岩体不利结构面发育，坡面小型楔体分布，在外力作用下长期稳定性较差，可能沿临空面形成危岩落石甚至崩塌等灾害。工程设计中宜采取延长明洞，增加明洞回填厚度，设置预应力锚索、防护网及自动化监测系统等综合措施进行加固防护与变形监测，以确保施工及运营的长期安全。     

含软弱夹层和均质围岩隧道洞口仰坡动力特性研究

针对洞口段均质围岩仰坡和含软弱夹层仰坡2种工况,开展大型振动台模型试验,分析水平和竖向激振下仰坡加速度和洞口段仰坡模型土振动特性。研究结果表明:水平向激振时仰坡存在明显加速度放大效应,竖向激振对含软弱夹层仰坡的影响不可忽视;洞口段隧道衬砌各点加速度时程曲线不一致,衬砌结构受力状态复杂;在水平向激振作用下,均质仰坡模型土坡肩土体先出现张拉裂缝,而后坡肩土体局部出现倾倒崩塌,最后沿坡面滑落堆积;含软弱夹层仰坡坡脚土体先出现挤压破碎,而后坡顶表面沿软弱夹层位置出现张拉裂缝,上覆土体沿软弱夹层滑动,最后土体大规模崩塌、滑落。本文为山岭隧道洞口段边坡抗减震研究和设计提供参考。     

云桂高速铁路南盘江特大桥5号拱座边坡岩体卸荷带特征分析

云桂高速铁路南盘江特大桥为主跨416 m的上承式钢管混凝土拱桥,为云桂高速铁路的控制性工程之一。通过工程地质测绘、钻探及平硐勘探等方法和手段,查明特大桥5号拱座边坡岩体的卸荷性状,并在现场平板静力载荷试验的基础上,确定5号拱座基础的承载力,为特大桥的设计和施工提供可靠的地质参数。分析表明:南盘江特大桥5号拱座边坡岩体强卸荷带水平发育深度18~25 m,弱卸荷带水平发育深度26~43 m。边坡岩体具有卸荷带与风化带同时共存的双层地质结构特征。边坡岩体卸荷带发育的深度与边坡形态相关,且受地层岩性和地质构造影响严重。根据现场平板静力载荷试验及相关规范,确定5号拱座基础其基本承载力σ0处于742~867 k Pa。     

大瑞铁路澜沧江特大桥岸坡稳定性分析

大瑞铁路澜沧江特大桥为大瑞铁路控制性工程之一。桥址位于澜沧江断裂内,地形地质条件复杂,岩体结构特征复杂,岸坡稳定性控制拱座基础的稳定。通过工程地质调绘、物探、钻探等方法和手段,查明岸坡的地质条件,采用赤平投影、离散元法、强度分析等方法对岸坡稳定性进行研究。分析表明瑞丽岸存在形成危岩体的条件,易形成大型崩塌;岸坡坡面岩体存在拉应力区,瑞丽岸拱座下方易引起拉裂破坏。分析岸坡天然状态、加载后、地震条件下的稳定性以及水位以上及以下的稳定坡角,并对岸坡及墩台基础进行稳定性评价,为基础的布置及设计提供依据。     

客运专线铁路隧道高陡坡洞口开裂整治技术研究

以宝兰客运专线塔稍村隧道为依托,分析隧道进口边坡及洞内裂缝的成因,评价边坡的稳定性,并提出具体的处理措施。对该隧道地层岩性、构造属性、围岩等级等进行阐述,针对该边坡建立系统的地表及洞内变形监测网并进行钻孔内位移测量工作,结合详细的地质调查,查明隧道进口处边坡、洞口挡墙、隧道内二衬裂缝的成因和基本特征,结合区段的工程地质特征,提出合理的工程处理措施,为类似工程的调查与处理提供参考。     

红层泥质岩循环干湿风化下变形特性试验研究

泥质岩土石料填筑体因风化引起的工后变形沉降破坏,已成为道路等土建设施成败的关键。基于此,对泥质岩烘干与浸水循环条件下,侧向自由与侧向约束下的膨胀与收缩变形特征进行试验研究,研究结果表明:通过无侧限状态下,自然风干的试样与加热带加速风干的试样变形特征对比可知,加热带加速风干过程不影响试样干湿过程中整体的体积变形趋势,同样可以体现泥质岩试样在自然状态下循环干湿的变化特征;通过加热带风干条件下,无侧限和有侧限约束下的试样对比可知,约束条件不影响试样过程中整体的体积变形趋势;泥质岩在循环干湿风化过程的单次浸水和单次风干过程的体积变形特征与岩石受荷蠕变特征相似,并提出类Kelvin膨胀及收缩模型,与试验数据拟合效果良好;自然风干泥质岩试样在循环干湿风化过程中随干湿次数的增加,体积变形量逐渐增大,循环干湿过程中试样变形稳定所需时间主要取决于试样内部裂隙的扩展情况。     

红层软岩地区高速铁路深路堑基底变形规律研究

挖方高边坡基底随时间持续上拱变形如果超出铁路路基设计规范的限值,会严重影响列车的舒适性和安全性。为研究西南地区泥岩夹砂岩挖方高边坡基底持续上拱变形机理,使用FLAC3D软件对挖方高边坡进行弹塑性和黏弹塑性数值计算,并尝试从软岩流变的角度分析挖方高边坡施工完后基底持续上拱变形的规律。研究结果表明:在不考虑流变的弹塑性分析中,挖方高边坡具有明显的边坡开挖效应(卸荷效应),竖向应力随着边坡开挖深度的增加而减小,导致竖向变形逐渐增大,应力变化越大竖向变形也越大;在流变分析中,由于开始阶段的岩体应力调整,基底下一定深度出现竖向压缩变形,随着应力稳定,发生持续上拱非线性变形,并在5年后达到稳定;在流变计算中,由于基底下剪应力与水平应力均有所大幅度增加,基底下各深度的竖向变形小于弹塑性计算的变形,采用泥岩流变计算模型能较好的模拟并解释依托工程案例中挖方路基持续上拱变形现象。     

华北二叠系泥岩隧道灾变机理及控制研究

针对太岳山隧道穿越华北二叠系紫红色泥岩段施工过程中发生的影响工程进度的地质灾害问题,对太岳山泥质岩隧道存在的地质灾害的关键性致灾因子以及其相互作用进行了理论分析,结合现场施工状况及工程处治实践,对支护措施选取及效果进行评价。研究结果表明,泥岩隧道存在四大主要致灾因子,分别为地质因子、岩体结构性质因子、水文因子以及施工因子,其中,施工开挖揭穿软岩界面导致岩体结构破碎和高地应力调整释放,地下水沿岩体裂隙流通,软岩遇水泥化从而强度迅速劣化是导致这种协同破坏机制的根本原因。解决泥岩隧道崩塌、大变形灾害的根本途径在于:采取合理的设计、施工及支护方法,尽量避免内部致灾因子的剧烈作用造成协同灾害效应,最终实现软岩中水岩动力系统平衡状态的平稳过渡。     

贵瓮高速公路建中隧道施工难点及治理措施

溶腔、洞室和软弱破碎带是岩溶地区隧道施工的难点和重点。贵瓮高速建中隧道在施工过程中出现了围岩与设计情况不符以及溶洞塌方等问题,严重影响了施工进度。为此,通过对国内典型岩溶隧道设计施工案例进行分析借鉴,结合建中隧道的工程地质条件,在围岩与设计情况不符段进行方案修改,加强支护;在溶洞塌方段进行掌子面封闭、深孔注浆、回填混凝土等治理措施。经采取上述措施后,拱顶沉降和隧道周边位移均小于控制标准,效果良好。     

中尼铁路夏木德至加德满都段主要工程地质问题及地质比选

拟建中尼铁路夏木德至加德满都段穿越喜马拉雅山脉,具有新构造运动及地震强烈、构造应力场强烈、岩浆活动强烈、水热活动强烈、重力夷平面下切强烈、物理风化强烈的特点。活跃的内外力地质作用导致该区工程地质条件极其复杂,边坡稳定性、泥石流水毁、高地温热害、高地应力下硬质岩岩爆、软岩大变形及深大活动断裂错断效应构成了控制线路方案的主要工程地质问题。研究认为:夏木德经吉隆至加德满都(AK)方案走行于吉隆藏布峡谷区,自然坡降相对较缓,有设口岸站条件,受地震影响较小,线路走向与主应力方向近乎平行。夏木德经聂拉木至加德满都(A1K)方案走行于波曲高山峡谷区,自然坡降相对较陡,设站条件困难,地层虽以硬质岩为主,但活跃的内外力作用,导致主要地质问题更为发育。从边坡稳定性、泥石流水毁、高地温热害、高地应力下硬岩岩爆及软岩大变形主要地质问题综合考虑,AK方案优于A1K方案。     

隧洞岩爆应变能释放机理研究

为进一步认识隧洞岩爆应变能释放机理,获得岩爆过程完整演化图像,定义弹脆性细观损伤模型和刚度退化迭代算法,并将其嵌入有限元程序模拟一个深埋隧洞岩爆发生过程。结果表明:岩爆发生过程为首先在洞壁母岩中形成"V"形剪切滑移带,并从中分划出楔形岩爆体;随后岩爆孕育进入临界状态;最终楔形体挤压破坏,导致卸荷释放应变能。岩爆孕育、演化发生包含丰富细观力学机制:岩爆区的分划机制——剪切滑移;滑移带中的细观力学机制——张拉破坏;岩爆的临界状态——楔形体的极限平衡;岩爆能量释放——楔形体裂隙带卸荷。楔形体位移监测表明:岩爆发生时,楔形体经历弹性外鼓、卸荷回弹及片状抛出3个阶段,片状爆裂发生在卸荷回弹阶段。     

基于PFC3D隧道采空区上覆岩层破坏机理研究

本文采用PFC^3D数值模拟软件,结合牡佳客专青龙山小煤窑上覆岩层垮落情况以及孔隙率变化特征,对小煤窑采空区上覆岩层破坏机理进行研究,得出以下结论:上覆岩层由于应力集中和覆岩崩塌引起的冲击作用,工作面底板产生更多裂缝且不断积累和发展,形成贯通性裂纹通道,直至底板裂纹区域深度达到15 m;在工作面推进过程中,工作面上方、后方以及工作面附近孔隙率较大,随着工作面的推进,工作面后方孔隙率大的领域增加,使工作面推进区域上方孔隙率大的领域不断向前发展,形成细长形状,由于上覆岩层的支承作用,两巷附近的孔隙率仍会保持较大值。