多级高陡边坡开挖过程数值模拟及稳定性研究

边坡开挖方法与加固措施对其稳定性变化具有重要影响,尤以公路高陡边坡最为突出.基于此,以贵州某高速公路高陡边坡工程为研究背景,结合实地调研结果,采用UDEC离散元法和现场监测手段,探讨了坡高、坡角及开挖级数对高陡边坡开挖过程中坡体应力场、位移场及稳定性安全系数的影响规律.结果表明:坡体位移自坡面(顶)向底部递减,而最大主...     

路堑边坡开挖稳定性及加固处治机理宏细观分析

高速公路深挖路堑形成的高大边坡稳定性问题,一直是公路建设中的重点风险源。以广东省江门市迎宾西路路堑边坡开挖及处治工程为背景,采用宏细观相结合的方法对边坡开挖及锚索加固处治机理进行分析。结果表明:①边坡开挖塑性变形区位移与接触力链发展方向显著相关,呈现沿坡面方向的链状发展规律;②边坡稳定性与坡体应力状况及局部区域应力发展变化密切相关,锚索加固的处治方案,可有效消除边坡体剪应变率贯通的剪切滑移面,边坡稳定性明显提高。     

偏压隧道洞口段坡体钢花管注浆加固效果分析

为了解决偏压隧道施作套拱初期致局部坡体滑移的问题,提出3种边坡加固方案进行对比分析,采用有限元强度折减法,建立相应的计算模型,分析3种加固方案下边坡安全系数、侧坡总位移、有效塑性应变、最大剪应变及隧道开挖的地表竖向位移值。通过对3种加固方案的对比及坡体测点的位移监测数据分析表明： 对边坡施作工况3（对坡面挂网喷浆支护、坡体施作锚杆支护和局部钢花管注浆）的支护方式加固后坡体的稳定性明显优于工况1与工况2这2种坡体加固方案,工况3加固方案不仅提高了边坡的整体稳定性,而且能最大程度减小隧道开挖对地表变形的影响,在工程应用中取得了较好的经济效益与社会效益。     

岩质边坡支护结构施工的动态有限元分析

针对岭南高速公路LK8＋730～850断面边坡的开挖和支护的动态数值模拟，通过数值计算，得出了边坡的位移矢量图和开挖坡体的应力等值线图；了解了不同开挖阶段的边坡坡体位移与应力的变化情况；同时通过数值分析说明了该边坡支护设计的合理性。     

变质板岩高边坡施工稳定性分析

针对浏醴高速公路建设过程中遇到的变质板岩高边坡,分析其在开挖后、锚杆加固后以及加固长期时间下边坡的稳定性,得出以下主要结论:最大水平位移多出现在新开挖边坡的坡脚,加之边坡体发育有一组节理与层面的交线对边坡稳定不利,在边坡开挖施工过程中,应注意对坡脚和主要节理面的保护;模拟开挖的位移发展趋势和总位移与实际监测数据比较接近,说明数值模拟能比较真实地反映开挖过程中边坡体的应力状态;边坡增设锚杆后的安全系数相比第Ⅲ级坡加固后的安全系数得到明显提升,由1.23增加到1.32,边坡的整体安全能满足规范要求.     

开挖扰动对边坡稳定性影响分析

土石方开挖扰动,必然改变坡体应力状态、应力路径、坡体岩土体结构等,从而对边坡稳定性产生影响。文中分析了开挖对边坡产生的力学响应,并应用数值计算比较了不同扰动程度对边坡稳定性的影响,提出了及时支护对开挖边坡稳定的作用机理。     

改扩建高速公路桩锚支护边坡稳定性数值分析

通过对广西某高速公路改扩建边坡工程施工过程稳定性进行数值分析,得到了边坡二次开挖过程中的安全系数及应力应变、位移场的变化规律.结果表明:该工程中采用的桩锚支护结构体系起到了明显的加固效果,有效避免了土体大量开挖破坏公路周边自然环境;二次开挖过程中边坡安全系数符合相关规范要求,应力应变都在合理范围内,边坡处于稳定状态.边坡稳定性分析结果表明该边坡加固设计方案合理可靠.     

黄土高边坡开挖过程中的稳定性分析

根据甘肃兰州南坡坪—恩寺段K0+400~K1+498黄土高边坡地质地形特征，运用有限元软件对边坡支护和未支护工况进行数值模拟，对比分析两种工况下边坡的变形形态，塑性区的分布以及边坡稳定性。分析结果表明:未支护开挖和及时支护开挖各级测点的水平位移增量值变化趋势基本一致，产生的水平位移均指向坡外，坡面中部水平位移最大，坡顶水平位移最小；在竖向变形中，支护和未支护两种工况都表现出高测点比低测点变形大，最大竖向变形出现在坡顶，每级开挖都出现卸载回弹现象。综上说明，支护措施可有效减少水平和竖向变形，维持坡体稳定。     

新型水玻璃-酯类浆液对风积沙边坡稳定性研究

针对风积沙边坡稳定性差的问题,在新型水玻璃-酯类浆液性质研究的基础上,采用新型水玻璃-酯类浆液对风积沙边坡进行加固,并通过数值模拟的方法研究新型水玻璃-酯类浆液填充率和加固深度对桥台开挖工况下风积沙边坡稳定性的影响。研究结果表明,天然状态下风积沙边坡安全系数为1.15,滑动面近似平行于坡面。在未对风积沙边坡进行加固时,桥台开挖后风积沙边坡最大水平位移为30.6cm,塑性区通过桥台开挖形成的转角处,安全系数为1.03、低于天然状态下的1.15,说明在未加固的条件下对风积沙边坡进行桥台开挖会极大降低风积沙边坡稳定性。新型水玻璃-酯类浆液填充率和加固深度对桥台开挖状态下风积沙边坡稳定性影响结果表明,随着浆液填充率和加固深度的增加,风积沙边坡安全系数不断增加。     

碎石土滑坡过程稳定性分析及开挖支护模拟

对浙江省某一高速公路由于原设计右线桥梁基础施工过程中便道开挖引起的滑坡进行地质勘察和现场调查的基础上,详细分析了红岩滑坡的地质环境及其变形特征,认为该滑坡系坡脚开挖致使坡体失衡,并形成开挖临空面,在降雨及地下水等的作用下,导致坡体沿软弱结构面产生滑移破坏。运用Plaxis强度折减有限单元法对红岩滑坡稳定性进行数值模拟分析,并使用滑坡监测资料进行验证。结果表明:该滑坡是由于坡脚开挖和强降雨的共同作用下形成的;通过坡体开挖卸载及坡脚抗滑桩、坡面锚杆等支护措施设置后,边坡的安全系数达到1.256,满足工程安全的需要;滑坡治理中除施加必要的支护外,还应重视排水工程,以便有效控制坡体地下水位的抬升。     

高速公路扩建对下伏高速铁路隧道安全状态的影响研究

依托连霍高速公路扩建工程通过郑西高铁阌乡隧道上方这一典型案例,采用FLAC3D有限差分程序对施工过程进行三维仿真分析。从横断面、纵剖面的变形两个方面对高速铁路隧道安全状态进行了研究。从纵剖面来看,仰拱位移普遍小于拱顶位移,且受地形和隧道与开挖区域的相对位置影响,最大位移发生在50 m位置处的拱顶,量值为6.3 mm,每10 m的最大差异沉降为0.97 mm,小于高速铁路轨道变形要求;从横断面来看,隧道结构由于上部开挖导致卸荷效应,整体呈现隆起趋势,其位移方向趋向于开挖区域。现场施工和监测表明通过采用竖向分层、纵向分段的开挖方式,阌乡隧道的结构变形量得到有效控制,保证了扩建工程的施工安全与高速铁路隧道的运营安全。     

软土地区顶管基坑开挖对高速路堤的影响分析

借助上海某顶管工程下穿高速公路项目,通过建立有限元模型分析基坑开挖对高速路堤的影响,通过数值模型与实测数据对比,变形规律基本相似,最大数值偏差在13%以内,模型具有一定的参考价值。工作坑距离路堤坡脚大于3倍开挖深度,路堤的变形非常微弱,可忽略。接收坑距离路堤坡脚2.6倍开挖深度,路堤有了明显的变形。建设条件允许时,基坑距离高速坡脚的距离宜控制在3倍开挖深度以上。当基坑距离路堤小于3倍开挖深度时,建议硬路肩做适当坡面防护等加强措施。     

隧道施工中洞口边仰坡稳定性三维有限元分析

文章以云南思小高速公路麻地河1号连拱隧道为例,首先结合其地形、地质条件,建立了三维弹塑性有限元模型,动态模拟了此隧道上下台阶法开挖过程。同时采用强度折减法分析了隧道在施工过程中边坡的稳定性情况,得出了坡体的安全系数随施工的进行逐渐减小,最后趋于稳定的结论。最后简要分析了边坡的破坏失稳机理,提出需加强观测以及采取一定加固措施的建议。     

南宁环城高速公路K18路堑滑坡形成机制与综合处治对策

滑坡是南宁盆地高等级公路建设和营运中的主要地质灾害之一,运用工程勘察与数值计算等手段研究了南宁环城高速公路K18路堑滑坡的岩土工程地质特征、形成机制和稳定性。研究表明:该边坡属不良地质结构的顺层折线中型滑坡,主要诱发原因为强降雨入渗和路基开挖;在饱和状态下,稳定性系数平均为0.88,属于不稳定边坡,危及公路的安全。针对滑坡特点和工程环境条件,研究应用以锚拉桩 预应力锚索轻型支挡结构为主,辅以排水、绿化的综合原位处治工程措施。实践证明,该处治对策具有安全可靠、保护环境、节约投资和加快施工进度等优点,治理费用比传统单一技术措施节约30%,对南宁盆地类似滑坡地质灾害勘察与治理具有参考价值。     

基坑转角处三维空间效应对稳定性影响分析

为了从定量角度深入研究基坑空间形态对基坑稳定性的影响,运用有限差分软件FLAC3D分别建立基坑边坡的阴角和阳角模型。基于点安全系数方法,分别求出开挖后基坑阴角和阳角模型的整体安全系数;通过点安全系数的空间分布规律分析阴（阳）角的空间效应;结合基坑边坡准三维剖面模型的整体安全系数计算结果,对比分析基坑边坡中阴（阳）角对三维稳定性的影响规律。计算结果显示:基坑边坡阴角处三维稳定性提高约5.48 %,阳角处降低约7.76 %;阴（阳）角地形对基坑边坡的稳定性影响明显,基坑工程中需要调整相应的支护设计,确保基坑施工安全。     

桥隧过渡结构对边坡稳定性影响分析

当隧道洞口处于边坡坡面上时,隧道开挖亦对边坡的稳定造成影响,而当隧道与桥梁相连时,其过渡结构对边坡的影响更加复杂。以某隧道桥梁连接工程为实例,利用有限差分法,建立了桥隧过渡结构处的二维与三维数值模型。在二维情况下,着重研究了边坡的整体稳定性问题,包括单个与多个滑动面下的边坡的安全系数,以及极限状态下边坡剪应变以及水平位移分布。而三维情况下,分析了隧道洞门施工对附近坡体表面位移的影响,以及边坡局部滑移面的变化规律。结果表明,在保证边坡整体稳定性的前提下,桥隧过渡结构对边坡表面位移及局部稳定性有重要影响。     

香丽高速虎跳峡地下立交隧道设计与施工方法研究

香丽高速虎跳峡地下立交工程是香丽高速公路关键控制工程之一,为国内目前断面最大的山区地下立交隧道。该工程的超大断面隧道中间外凸处最大开挖跨度达28.96 m,拱顶呈扁平状,施工时易引起围岩松弛失稳、坍塌; 有无中墙连拱隧道结构复杂、受偏压影响较大,施工时易引起初期支护开裂。为满足快速施工及安全要求,对施工方法进行研究。将连拱隧道先行洞中侧拱脚设计成扩大式拱脚,2层支护结构改为3层。针对超大断面隧道围岩加强支护,注浆后采用二台阶预留核心土法开挖,相比最初采用的双侧壁导坑法,开挖效率提高近3倍,大幅提高施工速度。通过对监测数据进行分析,表明该施工方法有效可行,能够达到施工目的及要求。     

上硬下软反倾边坡变形破坏机理与稳定性研究

依托兰州至海口国家高速公路重庆至遵义段扩容工程YK71+590～+710右侧上硬下软反倾结构边坡工程,采用工程地质分析方法对边坡变形破坏机理进行分析,预测评价边坡稳定性。结果表明：坡体开挖和坡脚软弱地层遇水软化是发生变形破坏的主要控制因素;在现状条件下及开挖完成后,边坡稳定性均不能满足安全要求,必须进行治理,且应考虑边坡开挖完成后可能发生深层滑动。     

基于FLAC3D的高速公路高边坡合理开挖施工工艺研究

为了合理的确定实例边坡开挖施工工艺,分别设定不同开挖级数和开挖深度工况,采用FLAC3D软件对该边坡在不同开挖工况下的变形情况和安全系数进行数值模拟,得到：①边坡的安全系数在每一级开挖过程中逐渐减小,因此要尽量减少对边坡的扰动;②边坡每级开挖深度为15 m时边坡的稳定性最好,开挖深度过小会对原始边坡形成持续扰动,而过大则容易形成剪切破坏贯通区,2种情况都不利于该边坡的稳定。     

危岩带下锚碇高边坡稳定性研究

依托新田长江大桥上有危岩的岩质边坡重力锚碇基坑开挖工程,危岩处理后爆破振动速度需控制在1 cm/s。通过爆破振动场模拟分析,径向、切向、竖向振速数值计算值与现场实测值平均误差18.73%,优化后单响炸药量低于18 kg,危岩无破坏。综合非煤露天矿边坡和建筑边坡设计规范要求,考虑到临时边坡、爆破振动和边坡重要性等因素,锚碇边坡稳定性安全系数阈值设定为1.25;自重、爆破振动、降雨、地震各荷载组合工况下,三维边坡安全系数、最不利剖面二维边坡安全系数均大于规范值。