基于强度折减法的浅埋软弱围岩隧道掌子面稳定性研究

隧道掌子面稳定是隧道安全顺利施工的前提,文章以浅埋软弱围岩隧道为研究对象,首先,基于强度折减理论,建立了掌子面稳定性判别流程,可求解掌子面稳定安全系数;其次,分析了隧道掌子面失稳判据,认为掌子面稳定性判别时可采取位移突变判据或塑性应变能判据;最后,结合嘉禾园地下通道工程,研究了掌子面稳定性控制对策,运用掌子面稳定安全系数对单一方式和组合方式预加固措施的加固效果进行了预评价,确定了掌子面预加固方式,指导了现场施工。研究成果可为浅埋软弱围岩隧道掌子面稳定性分析及控制对策确定提供借鉴。     

基于强度折减法的多级边坡稳定性分析

对于高边坡,因主观原因准许不能准确地把握滑动面及坡体的实际变形状态,不利于边坡稳定性设计。本文大型通用有限元分析软件ABAQUS作为分析平台,采用强度折减法,建立坡体安全系数与失稳机理的边坡稳定性有限元模型。该模以迭代计算不收敛作为边坡失稳判断依据,分析坡体初始设计的稳定性。通过改变坡体设计方案,来提高坡体整体的安全系数。结果表明:通过分层降低设计坡比,可实现提高坡体的安全系数,但是提高效果有限;基于强度折减法的有限元数值迭代不收敛判决有助于坡体稳定性初步设计。     

基于离散元强度折减法的大跨隧道稳定性研究

节理面作为岩体中普遍存在的软弱结构面,对隧道围岩的稳定性影响较大,在节理较多的大跨隧道施工中,更容易发生拱顶掉块、塌方、滑移等灾害。基于此,文章依托贵阳市南垭路三号隧道,基于离散元强度折减法,采用3DEC软件对不同节理倾角、间距、组数以及衬砌参数情况下的隧道安全系数进行分析,评价了各因素对隧道稳定性的影响。结果表明:节理倾角越大、分布越密集、节理组数越多,隧道的整体稳定性越差;在单组节理的岩体中,节理倾角是影响隧道稳定性的主要因素;喷混凝土层对隧道的整体稳定性提升显著,10 cm厚喷层即可比裸洞的安全系数提高17.9%,并据此提出了隧道衬砌参数的优化建议。     

基于ABAQUS强度折减法的边坡稳定性影响因素分析

通过探讨有限元强度折减原理,提出强度折减理论在ABAQUS中的实现方法,对边坡稳定影响因素进行了分析研究。采用基于ABAQUS强度折减的方法,建立了计算模型,并与极限平衡法所得安全系数进行了对比。结果表明:采用ABAQUS强度折减法计算安全系数的方法是合理可行的;土体强度参数粘聚力和内摩擦角对边坡稳定性影响显著,剪胀角影响相对较小,弹性模量和泊松比无影响,但边坡塑性区分布受泊松比影响显著。结论对工程建设、边坡稳定性研究有一定的理论和实践意义。     

隧道围岩强度及稳定性评价

围岩强度指标是隧道工程设计中不可缺少的重要参数,准确预测围岩强度对隧道支护设计和稳定性计算十分重要。文章针对富溪隧道地质条件复杂、围岩稳定性差等问题,以现场岩石点荷载试验推测岩石强度;以隧道围岩的Q指标统计为基础,利用基于Q指标的经验公式推测围岩抗压强度;按照富溪隧道各个断面围岩的抗压强度,评价各段围岩的稳定性。研究表明,采用的三个经验公式中,无论平均值还是分散度,Yudhbir公式预测结果都最接近规范标准值,说明所用方法用于隧道工程是可行的。该方法简单、实用,预测结果能够反映围岩工程特性,符合实际,可以作为隧道工程中定量评价围岩强度的有效方法,可为隧道设计、施工提供可靠依据。     

基于改进动力强度折减法的隧道地震破坏机理探讨

文章分析了影响隧道在地震作用下破坏的因素,研究了不同围岩级别、不同跨度、不同结构形式和不同埋深等条件下隧道结构在地震中的破坏机理,分别针对各个影响因素进行了对比分析;通过静动力转换边界将静力场施加到动力计算中作为初始应力条件,对动力强度折减法进行了改进,通过计算应用证明了其可行性;使用改进的动力强度折减法对深、浅埋隧道在地震作用下的破坏机理进行了计算分析。结果表明,不同埋深隧道在地震中的破坏过程不同,浅埋隧道是从隧道上方两侧开始破坏的,逐渐形成贯通到地面的破裂面;深埋隧道最先在4个边角的应力集中处出现塑性应变,顶部和底部的塑性应变较小,随后从两侧开始逐渐形成贯通的塑性应变区,直至破坏。     

基于有限元强度折减法分析主应力方向对隧道稳定性的影响

以有限元强度折减法为基础,文章采用物理模型试验和数值模拟相结合的方法研究了主应力方向对砂岩隧道稳定性的影响规律;数值模拟采用ABAQUS软件计算了直墙拱形隧道在不同主应力方向下的稳定系数和积分点上的塑性应变,计算结果与模型试验结果吻合较好。研究结果表明:有限元强度折减法能够很好地应用于隧道的稳定性分析;主应力方向对隧道的稳定性具有很大的影响;如果仅考虑主应力方向这单一因素对隧道整体稳定性的影响,当主应力方向与隧道断面夹角为45°时,隧道模型的整体抗压强度最低,稳定系数Fs最小,此时隧道稳定性最差。     

基于强度折减法的穿江管道抗浮稳定性分析

传统有限元法在管道抗浮分析中取得了较好的结果,但并没给出管道埋深下的抗浮稳定安全系数。为此文章采用强度折减法,建立ABAQUS管道抗浮模型,对穿江管道在浮力作用下的行为进行二维数值模拟分析,观察土体塑性区发展过程,确定抗浮稳定安全系数。结果表明,通过改变管道埋深,管道抗浮稳定系数呈线性增加,斜率受土体摩擦角控制;与传统重力分析法相比较,得到了重力分析法的等效c值和φ值,其值可作为实际应用中重力分析法的适用条件。     

强度折减有限元法在路基边坡稳定性分析中的应用

<正>路基边坡稳定性分析是路基设计的重要内容。目前,边坡稳定性分析方法主要有极限平衡法和弹塑性有限元法。极限平衡法需要预先知道边坡滑动面的位置和形状,不能搜索出边坡的危险滑动面及相应的稳定安全系数。单纯的弹塑性有限元法     

ABAQUS强度折减法在边坡稳定性分析中的应用

文章依托某边坡工程实例,基于ABAQUS软件,以塑性区贯通为失稳判据,构建综合运用岩土数值模拟和强度折减技术的边坡稳定性分析模型,对坡体失稳滑动面的形状和位置,以及岩土抗剪强度参数粘聚力c和内摩擦角φ对边坡稳定性影响进行计算分析,并与已有研究成果进行对比,验证了ABAQUS有限元强度折减法边坡稳定性分析理论和方法的正确性和有效性。研究成果可为边坡工程设计与施工提供一定的参考。     

ABAQUS强度折减法在抗滑桩边坡稳定性监测中的应用

为了合理设置抗滑桩边坡监测的监测点、监测方式及监测预警值,文章利用ABAQUS软件建立了三维有限元模型,采用强度折减法对广西某高速公路抗滑桩边坡段进行了边坡失稳状况模拟,并对比分析了现场失稳监测数据和数值模拟结果,发现模型失稳时的抗滑桩顶位移值与实测值仅有2 mm的不闭合量,验证了所建模型的精度较高,说明以强度折减法来...     

基于有限元的隧道围岩稳定性分析

在隧道工程中,隧道围岩的稳定性至关重要,影响着隧道勘察、设计和施工的整个阶段.为了保证隧道建设过程中的安全、经济及其他问题,研究围岩的稳定性有着重要的工程意义.文章以广西某地隧道工程为依托,运用MIDAS/GTS软件,基于应力应变假设条件,对开挖后隧道三维及衬砌二维受力和位移进行分析,得出隧道围岩稳定性计算值与实测值的...     

基于有限元强度折减理论的某路堑边坡加固设计

针对不稳定路堑边坡影响道路安全问题,根据规范要求应采取有效的边坡支护方法保证边坡及环境安全。文章结合具体路堑边坡工程实例,按照工程建设要求以及地质条件,将该路堑边坡分为8阶,采取弱层削除、坡面喷浆以及锚杆支护的加固方式提高边坡稳定性。基于强度折减原理和有限元法分析理论,以数值模拟结果证明该加固方法有效提升路堑边坡稳定性及其使用年限。     

基于围岩径向位移释放率的超大断面隧道下穿施工围岩稳定性研究

依托黄黄铁路新建刘元隧道工程,采用数值模拟结合现场实测的方法,以围岩径向位移释放率指标分析采用全断面和微台阶两种工法下穿施工的围岩稳定性规律。结果表明,新建隧道下穿防空洞段采用微台阶法施工,在控制围岩径向位移释放率、塑性区分布及稳定安全系数等方面较全断面法优势突出;微台阶法下围岩径向位移释放率及围岩稳定安全系数分别为46.13%、2.13,全断面法下围岩径向位移释放率及稳定安全系数分别为78.08%、1.99;当台阶长度为3 m时,隧道下穿施工围岩稳定性相对较好。监测数据表明,采用微台阶法下穿施工,洞内变形满足规定要求,且变形值与模拟结果数值吻合较好,进一步验证模拟结果的可靠性。     

拱盖法隧道围岩稳定性模型试验研究

文章利用大尺寸模型试验,研究了拱盖法隧道开挖过程中地表的发展模式和围岩受力情况。结果表明:隧道开挖过程中地表沉降先后经历了缓慢沉降、快速沉降和缓慢沉降三个阶段,其中中导洞开挖、竖向支撑拆除是沉降快速发展的阶段,拱部二次衬砌完成后开挖下部围岩对地表变形贡献不大;在掌子面推进过程中,监测断面各部位围岩荷载的释放过程具有较大差异性,拱部围岩荷载相比于拱脚和边墙释放更快,且幅度更大;拱部围岩中导洞开挖和临时支撑拆除会导致已稳定的围岩压力二次释放;由于支护的及时跟进,围岩自承能力得以发挥,围岩径向收敛变形得到较好的控制;拱部围岩中导洞开挖和临时支撑拆除会导致已稳定的围岩压力二次释放,建议工程中应将拱顶沉降作为拱盖法围岩稳定判别的主要依据。     

软弱围岩通风竖井开挖稳定性研究

软弱围岩中修建竖井会面临围岩变形量大、初支受力过大从而被破坏的风险。本文依托白马隧道通风竖井工程,借助有限差分软件FLAC3D对竖井进行开挖-支护全过程模拟,通过分析竖井钻爆开挖后围岩的变形特征以及初支结构的受力特点,验证竖井开挖方案的合理性。研究结果表明,竖井采用复合式衬砌加短段掘砌混合作业后,围岩位移量随竖井开挖深度呈近线性递增,竖井井底围岩位移最大,为0.72 mm。围岩最大主应力也随着竖井开挖深度逐渐增大,围岩最大主应力大小约为7.89 MPa,位于井底;竖井衬砌范围受爆破开挖影响,围岩主应力较低,为确保施工安全,施工时需及时支护,以形成有效承载结构。竖井支护结构受力随着竖井开挖深度逐渐增大,支护结构最大主应力位于竖井底部,初支最大主应力为8.96 MPa,二衬最大主应力为6.94 Mpa,均满足设计要求。研究成果对类似工程具有一定参考价值。     

基于FLAC 3D的软弱夹层隧道施工中围岩稳定性研究

为探究软弱夹层对隧道开挖的影响,文章依托某软弱夹层公路隧道实际工程,运用FLAC 3D有限差分软件建立隧道三维计算模型,模拟全断面法开挖施工全过程,分析开挖过程中隧道围岩和支护结构的变形及受力情况,为隧道设计与施工提供参考。     

统计矩法的边坡可靠度强度折减有限元分析

文章将确定性分析的弹塑性强度折减有限元法与工程结构的统计矩可靠度分析法相结合,提出了基于统计矩法的边坡可靠度强度参数折减有限元法,并利用该法对大宝山露天铁矿南部某边坡的破坏过程进行了可靠度分析,得出边坡的安全系数和可靠指标。研究结果对大宝山边坡稳定性评价与治理具有指导意义。     

节理岩体隧道围岩稳定性判定指标合理性研究

隧道围岩失稳模式和稳定性判据一直是工程界争论的焦点,迄今没有科学合理的标准,常以洞周位移或塑性区经验值作为稳定性判定指标。洞周位移受围岩弹模、隧道形状等因素影响,而且不同部位变形值差异很大,很难找到统一标准;以塑性区作为稳定性判据优于以位移作为判据,围岩塑性化反映连续介质宏观塑性流动力学动态,而不能用于量化判定由优势结构面控制节理岩体破坏的隧道稳定性。文章结合细观节理形态和变化,通过UDEC离散元程序,研究节理岩体隧道失稳模式及量化的稳定性判定指标,探讨了细观结构机制和宏观力学行为关系。结果表明:(1)结构面极大地削弱岩体力学性质及其稳定性,结构面变形与强度性质对于隧道稳定性起着关键控制性作用;(2)节理岩体隧道扰动区可划分为脱落区、张开区和剪切滑移区,其中脱落区表征围岩失稳模式,张开区围岩处于脱落临界状态,即塌方潜在区域;(3)剪切滑移区是诱发围岩发生渐进性破坏主因,提出将剪切滑移区作为节理岩体隧道稳定性判定指标具有严格力学依据,可以定量化评价围岩稳定程度。最后,以在建兰渝铁路木寨岭隧道为例,对比了锚杆支护前后力学效应,验证了以剪切滑移区作为节理岩体隧道稳定性判定指标的可靠性、合理性和现实性。     

考虑围岩冻融损伤劣化效应的隧道长期稳定性研究

寒区隧道围岩受到冻融损伤劣化作用会对隧道长期稳定性造成不利影响。文章以鄂西北十房高速公路通省隧道片岩为例,通过室内冻融循环及压缩试验,得到单轴抗压强度与冻融循环次数之间的关系。根据掌子面围岩现场工程地质调查结果,并基于Hoek-Brown准则,估算出考虑冻融损伤劣化效应的岩体力学参数。然后采用FLAC3D对冻融循环条件下隧道的长期稳定性进行数值分析,分别得到0次、4次、8次、12次、16次、20次冻融循环条件下隧道衬砌位移场及应力场变化特征。结果表明,冻融循环作用下,隧道衬砌的变形及主应力均出现了不同程度的增大。与不考虑冻融损伤劣化作用相比,经过20次冻融循环作用后,衬砌的变形、最大主应力、最小主应力分别增大了1.3%、5.3%、1.5%。在支护方案选择及支护结构设计时,有必要考虑长期冻融循环作用下围岩力学特性损伤劣化对隧道稳定性的影响。