炭质泥岩软岩基座路堑边坡开挖过程稳定性分析

炭质泥岩软岩基座路堑边坡在开挖过程中的变形及稳定性变化规律研究旨在为该类型岩体结构的边坡支护设计与施工技术提供理论依据。运用FLAC~(3D)软件,采用强度折减法对软岩基座路堑边坡开挖过程中的变形、塑性区分布、安全系数变化进行了分析。研究表明:边坡水平位移与竖直位移随开挖步数增加而增大,上部灰岩位移变化速率明显比其下伏炭质泥岩大,且竖直位移明显大于水平位移;边坡开挖过程中塑性区主要集中在灰岩与炭质泥岩的接触面;边坡安全系数随开挖步数增加而降低。因此,可以通过降低坡比、开挖步数来实现边坡开挖过程的稳定性。     

上硬下软岩质边坡破坏特征及加固措施

为了探讨龙源电厂场区道路工程中,上硬下软结构边坡破坏特征和加固措施,运用数值模拟分析了边坡开挖对此类坡体结构坡体变形及坡体应力的影响,并结合工程实例分析此类边坡变形特征和加固措施。结果表明:①上硬下软的坡体结构以及上部硬岩结构面的发育是坡体变形失稳的主要内在因素。坡体开挖后临空面的形成是坡体变形失稳的必要条件;②为防止坡体结构为上硬下软的边坡破坏,必须加固软岩,防止软岩变形,稳固坡脚。     

高速铁路深挖路堑软岩基底变形防治机理研究

运用FLAC3D软件对西南地区某软岩深挖路堑基底加固处理进行数值模拟,对控制效果进行对比分析,研究软岩地基持续上拱变形的有效控制措施。研究结果表明:软岩地基采取加固措施后不会改变地基中位移场的发展形式,但在一定程度上对地基出现的变形起到较好地控制作用;桩板结构对基底岩体产生的竖向变形控制效果优于对其水平向变形的控制,该措施能较好地限制地基浅表层发生的蠕变变形。     

上加山深埋软岩隧道开挖大变形控制技术研究

针对深埋软岩隧道在施工期间易发生拱顶失稳进而引发围岩大变形问题，以上加山隧道为依托工程，采用FLAC 3D数值模拟技术，主要对比分析了环形开挖留核心土法、上下台阶挖掘法和全截面挖掘法等3种施工方式下的隧道拱顶沉降变形规律、拱底隆起变形规律、地表沉降变形规律、应力场分布规律，阐明了3种开挖方式对深埋软岩隧道围岩稳定性影响。研究结果表明：洞顶沉降主要发生在距离隧道左右两侧大约0.5倍洞径处，地表沉降主要发生在距隧道轴线0～35 m范围内。3种不同开挖方式主要影响了隧道拱顶沉降与拱底隆起变形程度，其中环形开挖留核心土法>上下台阶挖掘法>全截面挖掘法。结合地质雷达检测与现场监测结果表明，采用环形开挖留核心土法施工相对比其他两种开挖方式可有效控制深埋软岩隧道拱顶下沉变形与拱底隆起变形。     

基于流变的高速铁路深挖路堑长期上拱变形数值分析

路基竖向持续上拱变形是威胁高速铁路安全运行的重要因素,为揭示西南地区典型泥岩夹砂岩层深挖路堑长期上拱变形机理,基于软岩流变特性,结合室内试验结果,运用FLAC3D中的CVISC黏弹塑性模型模拟某高速铁路深挖路堑在考虑流变与不考虑流变情况下基底应力及竖向变形。研究结果表明:①工程区泥岩力学性能显著低于砂岩,且泥岩具有显著的流变性,砂岩不具有显著的流变性;②不考虑流变情况下,深路堑开挖后基底出现短期竖向回弹变形,浅层岩体水平压应力较竖向压应力大;③考虑泥岩流变特性后,基底砂岩层出现应力集中,路基出现随时间增长的持续上拱变形,而后逐渐趋于稳定。     

软质岩路堑高边坡加固技术优化研究

依托尤溪车站的两个路堑高边坡断面,通过对边坡不同断面进行深部位移、预应力锚索锚固力和桩背土压力进行检测,分析了路堑软质岩高边坡的滑移特点和边坡现状;使用三维有限差分数值软件FLAC3D对两个断面及加固方案分别进行建模,分别计算了自重天然状态、暴雨下开挖状态以及支护后暴雨下开挖状态三个工况,通过对比检测项目和数值分析,验证了数值分析力学参数的正确性和模型的可行性。依据数值模拟结果分析,优化了路堑软质岩高边坡加固方案。     

软岩隧道不同开挖方法对围岩变形的影响

为分析软岩隧道的不同开挖方法对围岩的稳定性及变形规律的影响,以贵广铁路大岐山隧道为工程背景,利用MIDAS/GTS进行数值模拟,对围岩在使用台阶法和双侧壁导坑法开挖时的位移和应力变化进行分析。结果表明:采用双侧壁导坑法进行开挖的围岩变形及应力均小于台阶法,利用双侧壁导坑法进行软岩隧道的开挖较为安全。     

基于卸载效应的软岩隧道开挖方案优化分析

为了得到软岩隧道较为合理的开挖施工方案,以某公路隧道软岩隧段为研究对象,借助FLAC3D,对该隧段在不同卸载条件下的开挖方案进行了数值模拟,研究了在不同卸载条件下该隧道软岩段围岩的应力应变特征,并与现场监测结果进行了对比验证。结果表明:开挖卸载过程中,卸载顺序对围岩的受力变形具有明显的影响,开挖卸载面附近形成一个应力降低区,最大挤出位移集中在掌子面或核心土的中心区域,三台阶预留核心土开挖方法最大竖向位移和最大围岩压力均较其它四种开挖卸载方法要小。综合考虑围岩应力、竖向位移、掌子面挤出位移对围岩稳定性的影响以及施工便利,较为合理的开挖方案为三台阶开挖方法。现场监测验证了数值分析的可靠性和三台阶开挖方法的合理性。     

山区高速公路浅埋软岩隧道围岩变形分析及支护对策研究

山区高速公路工程地质条件复杂,软岩隧道的大变形难支护问题十分突出,开展围岩变形机理研究并提出相应的支护对策尤为重要。以河北省西部山区某浅埋软岩隧道为例,通过分析隧道工程地质条件,定性地研究土石混合体隧道围岩稳定性。采用能较好处理岩土体工程中各种复杂非线性问题的ABAQUS软件,建立隧道围岩三维数值仿真模型,刻画出隧道的动态开挖过程,对软岩隧道支护前后围岩的应力场与位移场特征以及土石混合体软岩隧道支护结构的受力情况进行分析,为研究系统锚杆在软岩隧道中的作用机理提供理论依据。结合现场监控量测,提出土石混合体软岩隧道部分取消系统锚杆的建议。     

某高路堑岩石边坡失稳机制及加固措施研究

针对110国道某段路堑边坡开挖引起失稳的具体情况,在对现场边坡进行详细地质勘察的基础上,对边坡出现滑塌和变形破坏的失稳问题进行了研究.采用大型数值计算软件FLAC3D,对含有地质结构弱面高路堑边坡的变形破坏进行了数值模拟分析,揭示了边坡的失稳状态及变形破坏特征,并提出了以预应力锚索为主,辅以框架锚杆、排水、减缓坡率等工...     

巨跨扁平洞室施工期拱部沉降分析

为解决巨跨扁平洞室工程现场监测数据匮乏和研究手段单一等现状对洞室变形特征及稳定性分析造成的困扰,以某水平地应力为主应力的巨跨洞室为例,结合洞室的地质条件、地应力及开挖步序,采取现场监测数据分析和三维数值计算的方法,得出巨跨扁平洞室拱部沉降特征。结果表明： 1）巨跨洞室拱部沉降较小,最大值为22.8 mm,且受地质条件、地应力、结构面等因素影响,其变形具有一定的离散性; 2）巨跨洞室中岩柱拆除步序引起的沉降占总沉降的40％~60％; 3）巨跨洞室开挖过程的变形曲线呈现台阶状和锯齿状相结合的特点,其稳定机制为应力控制的整体稳定和结构面控制的局部稳定相结合; 4）巨跨洞室开挖引起的拱顶扰动范围主要存在洞室周边浅层岩体,拱肩附近的扰动范围主要存在洞室周边浅中层岩体,开挖对深层岩体的影响较弱。     

软岩隧道三维扫描变形监测技术的试验研究

为解决传统监测技术单点监测无法满足软岩隧道整体性变形监测的局限性,采用三维激光扫描技术进行软岩隧道整体性变形监测试验,从隧道结构的变形时间、变形空间分布及变形量进行整体分析。首先建立全站仪和三维激光扫描仪测量误差模型,分析三维扫描监测技术与传统隧道监测技术的特点,通过平面标靶和棱镜靶球精度试验得出平面标靶最佳入射角范围小于60°,棱镜靶球自动提取距离不大于45 m,作为测站设置和控制点布设的依据; 然后以渭武高速木寨岭隧道2号斜井工程为依托,开展软岩隧道三维扫描变形监测技术的试验研究。研究结果表明： 中台阶开挖支护前已发生较大变形,最大变形位置为左侧上台阶与中台阶交界处,空间分布呈左大右小,试验段最大累计变形达0.48 m,下台阶及时封闭成环及2层初期支护有利于变形控制。     

高地应力软岩隧道圆形断面扩挖施工围岩及支护受力特征研究

针对高地应力软岩隧道开挖时围岩大变形问题,以某隧道圆形扩挖段为背景,采用三台阶法施工和3层初期支护+小导管注浆+二次衬砌的复合结构支护,并通过现场监测、数值模拟和理论计算研究开挖过程中的围岩变形及支护结构受力。结果表明:上、中台阶开挖时的隧道围岩变形速率较大,在仰拱封闭和第3层初期支护施作完成后,隧道变形趋于稳定;采用3层初期支护结构可有效改善隧道周边围岩应力,3层初期支护基本都是受压结构,拱腰和边墙处竖向应力最大,拱顶处水平应力最大;二次衬砌拱腰、拱顶、拱脚和边墙处安全系数均大于规范要求,保证隧道结构安全。     

大断面上新统红色泥岩（NCr2）隧道支护受力特征研究

甘肃庆阳新近纪上新统红层由于特殊的成因,其工程力学特性与南方红黏土有较大差别。为系统研究穿越该地层大断面隧道支护结构的受力特征,以银西高铁庆阳隧道为研究对象,通过现场实测和有限元模拟获得衬砌结构内力、围岩压力、5~10 m围岩深部位移、支护收敛变形的时空分布特性,对现场监测结果体现的衬砌-围岩复合结构受力状态产生的原因进行分析,并利用ABAQUS软件模拟隧道开挖过程以对比验证衬砌结构受力规律,得出该地层隧道地应力、围岩压力、衬砌结构内力特征。研究结果表明： 1）围岩各项指标属于极硬土-极软岩临界范畴。2）该地层衬砌结构围岩质量较好,水平地应力为垂直地应力的2倍,可优化为Ⅲ-Ⅳ级围岩进行设计的同时增大侧压力系数。3）未闭合的初期支护不能有效限制围岩变形,可通过设置临时仰拱等措施改善受力状态;数值模拟结果与现场实测规律相符。4）该地层变形剧烈区为洞周开挖界限向围岩内1倍洞径范围,变形区域主要集中在拱顶;延迟开挖仰拱可有效减少仰拱内衬砌结构受力。     

浅埋小净距隧道合理净距及围岩稳定性分析

以贵州盘兴高速公路司家寨小净距隧道工程为例,采用有限差分法对不同净距下的小净距隧道进行了数值模拟研究,对比分析其拱顶沉降、拱底竖向位移、中夹岩竖向位移及剪应变增量的变化规律,探讨Ⅴ级围岩下的隧道合理净距以及围岩稳定性。结果表明:净距较小时隧道左右洞开挖的应力叠加效应明显,随着净距的减小,计算的各数值明显增大,围岩特别是中夹岩极有可能发生屈服破坏甚至失稳;小净距隧道选择净矩D为10 m较为合适。隧道的最大变形出现在拱顶、拱底靠近中夹岩柱方向约20°左右位置,而中夹岩的最大变形主要出现在中岩体靠近开挖断面位置且处于上下分布。     

复杂地质隧道施工的沉降变形分析

针对黄土隧道围岩强度低、自承载力弱、开挖变形大的问题,基于数值模拟法对黄土隧道施工过程模拟仿真,得到隧道围岩开挖溶洞的位移变形特征和应力变化,并给出相应的隧道变形沉降控制措施。研究结果表明:隧道开挖过程中,掌子面上部围岩形成一个U形的整体沉降区,由隧道表面延伸到拱脚处,边界接近垂直。隧道开挖对围岩影响集中在隧道中线35 m范围,掌子面前方20 m内,其中在隧道中线20 m,掌子面前方6 m沉降值达到总沉降的24%~45%,沉降集中在掌子面至初支护封闭阶段。实际工程中,可通过加强拱脚强度、提高初期支护和超前支护、减少封闭距离来有效控制围岩沉降变形。     

开挖卸荷扰动下深埋地下厂房围岩稳定性数值分析研究

猴子岩水电站地下厂房位置地处深山峡谷区,区域地质构造背景较为复杂,并且具有地应力值相对较高,洞室跨度大、边墙高,洞室埋深大等特点。地应力最大值有36 MPa,最大垂直埋深可达660 m。因此,在开挖过程中,岩体卸荷对洞室围岩的稳定性影响较大。选择典型剖面,运用快速拉格朗日差分法(FLAC3D)对地下洞室的分层开挖支护过程进行了数值模拟,对模拟结果进行分析,包括围岩变形场、应力场和塑性区的分布规律,并将模拟结果与现场内观监测资料和微震监测资料进行对比分析。分析表明,围岩变形与内观监测结果较为吻合,同时在围岩应力发生集中的部位,微震事件发生区域性聚集。因此,可以通过数值模拟来预测后续开挖中的围岩变形,为开挖支护施工提供指导。