某高速公路顺层钙质页岩边坡稳定性与滑塌防治分析

文章通过对某高速公路钙质页岩顺层边坡在四级坡开挖后出现局部滑塌的原因进行分析,对不同风化深度以及开挖支护变形进行数值试验研究,分析边坡稳定性以及变形情况,并提出合理防治措施,为类似工程边坡设计以及施工提供参考。     

高陡边坡下隧道洞口区稳定性研究

为研究隧道开挖工法对高陡边坡下隧道洞口区稳定性的影响,文章依托某实际隧道工程,采用FLAC3D软件建立了相应的三维模型,对三台阶法、环形预留核心土法和CRD法开挖施工进行模拟分析,并与现场监测结果进行对比,得到如下结论:(1)对比三种工法开挖时隧道围岩和边坡变形可知,CRD法为最适宜,采用该工法开挖隧道时,洞口区围岩和边坡变形最小;(2)数值模拟所得围岩及边坡变形变化规律与现场监测结果基本一致,故采用数值法进行隧道施工优化具有一定的可行性;(3)为减少隧道开挖对洞口区边坡的影响,采用CRD法进行隧道开挖,结合锚索预加固可有效提高边坡稳定性。     

偏压及非均质性地层对小净距隧道安全稳定性的影响

采用大比例(1:20)物理相似模型试验和数值计算,模拟了在Ⅳ、Ⅴ级围岩中净距6 m、坡率为1:1的小净距隧道开挖过程,研究了初期支护状态下偏压小净距隧道的地中位移、洞周位移增量、围岩压力规律,对比分析了不同围岩组合对小净距隧道安全稳定性的影响;得出了不同围岩情况下偏压隧道的基本力学特性,优化了隧道开挖顺序,为小净距偏压隧道优化设计和施工提供了科学依据.     

路堑高边坡静力荷载下支护前后数值模拟分析

为研究边坡开挖及支护后的稳定性,对开挖及支护后边坡进行FLAC3D数值模拟分析,从水平位移、应力和垂直位移、应力云图等方面对其稳定性进行分析。结果表明:(1)边坡开挖后其稳定性系数较低,不能达到规范要求,其潜在破坏模式为沿岩层分界面滑移破坏,坡脚部位为受应力最大区域。(2)进行锚杆支护后,边坡位移量明显降低,水平方向较之于垂直方向更为明显,且稳定性系数达到规范要求。(3)从应力云图中可得,锚杆锚固段明显受到剪应力作用,锚杆将不同风化程度的岩层连接在一起,使其处于相对稳定状态。     

某公路高边坡不同开挖方式稳定性分析

文章结合某公路边坡实例,通过现场大剪试验获取岩土体力学参数,使用数值模拟方法分析不同开挖方式以及爆破开挖扰动情况下的边坡稳定性情况。结果表明:边坡安全系数随着坡比的减小而增大,随着开挖级数的增多而增大,随着台阶宽度的增大而增大;爆破开挖会造成边坡安全系数在瞬间低于规范要求,但边坡整体稳定性仍较好;在边坡开挖过程中应尽量降低边坡开挖坡度、提高台阶高度并严格控制炸药用量。     

大断面黄土隧道变形规律及预留变形量研究

文章统计分析了大断面黄土隧道初期支护变形量,研究了大断面黄土隧道变形规律及预留变形量合理取值范围.大断面黄土隧道变形规律表现为:隧道拱顶、拱脚下沉差异小,隧道开挖后拱部将产生一定程度的整体下沉;隧道拱顶下沉量均大于水平收敛;初期支护封闭后,隧道周边位移基本上不再发展;当隧道埋深小于40m时,隧道变形量较大且规律不明显;当隧道埋深大于40 m时,隧道变形量分布相对集中.经过对现场量测数据的统计分析可知:在Ⅳ级围岩条件下,大断面黄土隧道预留变形量可取10～15 cm;在Ⅴ级围岩条件下,大断面黄土隧道预留变形量可取25～28 cm.     

基于温度渗流场的炭质岩隧道围岩支护优化研究

炭质岩分布区隧道围岩的开挖变形和运营期稳定问题是高速公路隧道所面临的共性课题。文章结合河(池)百(色)高速路机场隧道监测情况,建立Midas模型,基于温度场及渗流场研究不同支护参数下岩体的蠕变以及变形速率发展规律,并通过对机场隧道支护参数进行优化分析,为以后类似工程提供参考与借鉴。     

锚杆加固路堑高边坡开挖过程稳定性分析

为研究路堑高边坡施工阶段开挖过程及锚杆加固对边坡稳定性的影响,文章以广西某高速公路90 m高路堑边坡工程为例,采用Midas GTS软件建立边坡三维模型,分析了开挖过程中锚杆加固前后边坡位移场及稳定性的演化规律。结果表明：随着边坡自上而下开挖,各特征点的水平位移和竖向沉降逐渐增大,且竖向沉降整体上高于水平位移。无支护状态下,边坡开挖稳定性系数由1.59逐渐下降至1.24;锚杆支护状态下,随边坡开挖步数增加,潜在滑动面由局部浅层破坏转化为整体性深层失稳,边坡稳定性呈先下降后回升、随后逐渐降低的趋势,最终安全系数为1.39。采用锚固加固措施可有效抑制边坡变形,提高边坡的整体稳定性。     

大断面黄土偏压隧道开挖侧向边坡稳定性影响分析

大断面黄土偏压隧道穿越边坡时,由于隧道开挖断面大,施工频繁扰动土体,容易诱发滑坡、崩塌等工程风险。文章结合对隧址边坡进行预先加固的具体工程试验段,以边坡的稳定性计算为核心,选用改进的强度折减法,同时考虑抗拉强度指标与抗剪强度指标的折减;利用FLAC3D建立三维数值模型,模拟分析短台阶、CD、CRD三种施工方法对边坡稳定性的影响。工程实践表明:在大断面偏压黄土隧道开挖侧边坡潜在滑面不明确情况下,用改进后的强度折减法,分析开挖对侧向边坡稳定性的影响,其结果与实际情况比较符合;隧道连续开挖对侧向边坡稳定性影响明显;在边坡支护情况下,综合各项因素,大断面偏压黄土隧道宜采用CRD法开挖。     

考虑流固耦合效应的盾构隧道开挖面稳定性研究

文章采用PLAXIS有限元软件,建立流固耦合条件下盾构隧道开挖面数值计算模型,研究隧道管片安装时间内,流固耦合效应对隧道开挖面稳定性的影响。通过控制变量法,分析流固耦合条件下开挖面不同支护压力比(开挖面支护压力与前方水土压力之比)和不同隧道覆径比(隧道埋深与直径的比值)对隧道开挖面变形及地表沉降的影响规律,并探讨了流固耦合效应下开挖面失稳破坏模式。研究结果表明:(1)在隧道管片安装时间内,开挖面前方土体将在渗流作用下形成土拱效应,从而使开挖面支护压力比小于1。而未考虑流固耦合效应时,需要较大极限支护压力值才能保持隧道开挖面前方土体的稳定;(2)当考虑流固耦合效应时,隧道覆径比对开挖面稳定性影响有限,但对地表沉降有较大影响,且覆径比越大,地表沉降变大且影响范围较广;(3)在隧道管片安装时间内,开挖面前方虽在渗流影响下具有土拱效应,但随着支护压力减少及开挖面上部渗流场的共同作用,使得开挖面前方土拱效应减弱,继而使隧道开挖面上方与前方土体连通形成楔形土体滑动区。相比未考虑流固耦合的情况,其楔形体趋向于开口较大的漏斗状破坏形式。故在隧道施工过程中,应考虑流固耦合效应对开挖面变形及地表沉降的影响。     

Analysis of the Stability of the Shield Tunnel Excavation Face Considering Fluid-Solid Coupling Effect北大核心CSCD

In order to study the impacts of the transient seepage on the stability of tunnel excavation face during the installation of lining segments, the fluid-solid coupling effect based numerical model of the tunnel excavation face was developed by the finite element software PLAXIS. With adoption of the variablecontrolling approach, the influences of the depth/diameter ratio (the ratio of the buried depth to diameter of the tunnel) and the support pressure ratio (the ratio of the face support pressure to water and soil pressures ahead of the excavation face) on the face stability and ground settlement were investigated, respectively. At same time, the failure modes of the excavation face under the fluid-solid coupling analysis were also discussed. The results show that:1) the transient seepage leads to the development of the soil arching at the front of the excavation face, in which the smaller deformation at the excavation face is achieved, and so less support pressure for the face stability is allowed. While for the plastic analysis without taking into account the effect of transient seepage, a higher support pressure is required to maintain the stability of the excavation face; 2) in the fluid-solid coupling analysis, the depth/diameter ratio has less impacts on the stability of the excavation surface, but has larger impacts on the ground settlement. The larger the depth/diameter ratio, the larger the ground surface settlement and the settlement profile; 3) however, with the combination of the decrease of the support pressure and the impact of transient seepage on the settlement of ground surface, the soil arching effect in front of the excavation face is gradually reduced. The deformation zone at the ground surface is then connected with the deformed part ahead of the tunnel face to form a wedge-shaped soil sliding zone. It is also observed that the wedge-shaped body tends to have a larger funnel-shaped failure mode than that in the plastic analysis without considering the transient seepage. The results show that the transient seepage has a great impact on the stability of tunnel excavation face in the soil condition with high permeability ratio. The fluid-solid coupling analysis should be adopted to evaluate the deformation of excavation face and ground settlement. © 2018, Editorial Office of "Modern Tunnelling Technology". All right reserved.     

茜阳隧道病害原因分析及处治技术探讨

针对茜阳隧道病害的形式、表现和发展状态,对其病害产生的原因进行了分析,并对隧道开挖方式进行了数值模拟分析,证明偏压、浅埋隧道的施工工序与管理对隧道初期支护变形和裂缝起决定性作用;提出了两种隧道病害整治方法——初期支护拆换扩挖法和明挖法。结果表明,初期支护拆换扩挖法是改善围岩条件、处治病害的最有效的方法。     

某大断面双线隧道围岩量测分析研究

围岩量测的目的旨在收集可反映施工过程中围岩动态的信息,据此判定隧道围岩的稳定状态,以及所定支护结构参数和施工的合理性。文章通过对某特长大断面双线隧道的拱顶下沉、水平收敛等监测数据的收集整理,并利用图表进行分析研究。结果表明:隧道开挖后围岩的变形具有时间相关性和空间相关性。基本变形规律为急剧变形—缓慢增长—基本稳定三个阶段,并且具有变形较均匀、收敛速度快、变形小、拱顶下沉较水平收敛变形大的特征,这是地质条件、施工技术、周围环境综合作用的结果。监控量测结果表明,隧道围岩自稳能力和支护结构较强。围岩变形分析动态反馈于施工中,取得了令人满意的结果。     

超高压电塔下路堑边坡加固防护研究

文章以广西桂平至来宾高速公路某800kV超高压电塔路堑边坡为例,结合其工程地质与水文地质条件,综合运用赤平极射投影、极限平衡法及Midas-Soilworks数值模拟方法对该边坡进行稳定性分析,并针对超高压电塔下复杂的场地环境,进行边坡加固防护方案研究。施工开挖与位移监测结果表明:该边坡防护方案合理可行,确保了边坡在开挖和运营中的稳定,严格控制了边坡变形,保证了超高压电塔的安全,取得了理想的边坡防护效果。     

开挖工况对偏压连拱隧道结构及上覆山体稳定性的影响

文章采用弹塑性有限元数值模拟,对不同开挖工况下地形偏压连拱隧道围岩及主体结构的应力场、位移场、破坏区分布进行了分析,研究了开挖工况对隧道上覆山体稳定性的影响。分析表明,当先开挖浅埋侧隧道时,围岩、结构及上覆山体稳定性都要优于先开挖深埋侧隧道的方式,其计算结果可为同类隧道的设计、施工提供有益的参考。     

连拱隧道先行洞室支护体系施工力学性态研究

结合连拱隧道工程实践,对隧道施工中先行洞室支护体系应力进行相关监测,分析不同开挖工序下应力变化规律。研究结果表明:先行洞室上台阶及仰拱开挖引起了支护应力较大变化及重分布,为支护稳定的控制点;隧道开挖对支护应力的纵向影响距离大致为隧道跨度的2倍,约为20～25 m;开挖效应消失后,左右拱圈45°处应力的时间效应较其它位置要明显;封闭支护结构是改善结构受力的有效途径,应及时施作仰拱和形成封闭环。该研究结论可为类似条件下连拱隧道设计施工和现场监测提供借鉴与参考。     

边坡开挖稳定及对邻近建筑物的影响分析

文章通过计算模拟某坡顶邻近建筑物边坡的开挖锚固过程,对比分析了未锚固和及时锚固工况下边坡的位移、变形情况及对邻近建筑物基础产生的影响。结果表明,预应力锚索的及时支护能有效保证边坡及邻近建筑物的安全稳定。     

人工素填土下浅埋暗挖横通道CRD法施工的地表沉降监测分析

浅埋暗挖隧道距离地表近,施工工序繁多,开挖和支护相互交错,施工过程中地表变形复杂。文章介绍了大连地铁2号线春光街站的工程概况和施工监测方案,并对其横通道地表沉降数据进行了分析研究。分析结果表明,在人工素填土下隧道开挖引起了地表整体下沉呈扁漏斗状,沉降槽特征较为明显;隧道掌子面施工对地表有明显影响,横向影响范围为30 m,纵向影响范围为15 m。由此提出建议,监测布点在掌子面前方15 m、监测有效期限为70 d,即可满足隧道围岩稳定性要求。     

碎裂岩质高边坡锚杆应力的监测分析

高边坡的现场监测是一个系统工程,文章以西攀高速公路为例,结合高边坡施工期监测锚杆的应力状态和受力原因,建立锚杆应力测值统计模型,分析了开挖、温度、时效变形这三种因素对锚杆应力影响的规律,并对锚固效果和边坡稳定性进行了评价。     

黄土地区地铁隧道不同湿陷变形方式模型试验系统的研制及应用研究

为研究不同湿陷变形方式下黄土地区地铁隧道周围土体的沉降量变化规律,研制出一种测量黄土在均匀湿陷、不均匀湿陷时沉降量的模型试验装置。该装置由模型箱、流速控制系统和沉降量测量系统组成。通过室内模型试验对黄土在遇水后的湿陷变形规律进行总结,并对黄土地层在两种不同浸水方式下隧道围岩土体的变形规律进行分析。试验结果表明:不均匀湿陷最终累计沉降量大于均匀湿陷最终累计沉降量,说明不均匀湿陷对地铁结构物的危害更大;两种湿陷变形方式均为隧道中线附近沉降最大,因此,施工时应该重点加强隧道中线的位移监测。通过室内模型试验,分析了均匀与不均匀湿陷对黄土地铁隧道变形影响,研究结果对湿陷性黄土地区地铁隧道建设中施工把控及灾害规避具有重要意义。