陆路交通隧道-滑坡平行体系模型建立与试验验证

基于武罐(武都—罐子沟)高速公路圆台子隧道、宝兰客专洪亮营隧道典型工点,从中抽象出试验模型,定性分析隧道-滑坡平行体系单滑面情况下隧道纵向平行穿越滑坡体时,在隧道与滑移面相交区段坡体蠕滑对隧道的作用机制及隧道变形破坏模式。通过模型试验建立了隧道-滑坡平行体系的力学简化三维图示。研究结果表明:滑坡推力的影响随着隧道距离滑带的远近而变化,在滑带处滑坡推力影响最为严重,隧道变形明显。所建立的力学简化模型对隧道-滑坡平行体系的进一步研究具有借鉴意义。     

基于推移式滑坡的隧道变形模式演化规律研究

研究目的:随着我国陆路交通的快速发展，山区运营隧道在滑坡作用下的病害问题日益突出，而导致隧道变形破坏的最根本原因是滑坡的作用导致隧道受力模式的改变。同时，坡体不同的变形阶段对隧道结构的受力变形模式影响较大，目前在这方面缺乏深入的研究。研究结论:(1)以隧道-滑坡平行体系为研究对象，基于推移式滑坡岩土体的变形特点揭示了隧道受力渐进破坏过程的本质是滑坡推力和岩土抗力变化的过程，初步探讨了不同演化阶段滑坡的运动特点和隧道的力学特征，以不同演化阶段的隧道受力模式为基础，建立了半无限长梁、半无限长梁-悬臂梁模型；(2)采用弹性地基梁和结构力学理论，对位于滑坡体内和滑坡体外的隧道结构变形进行耦合解析，建立不同阶段隧道受力变形模式的理论计算公式，提出相应控制截面的解析解表达式，能够实现滑坡不同演化阶段隧道受力变形的评价；(3)通过模型试验进行了对比分析验证，结果表明该理论能够对滑坡中隧道的受力变形的发展进行预测以及为滑坡地段隧道的设计、加固治理提供理论参考。     

高速铁路隧道进口段地质灾害协同处治技术

为解决宝兰高速铁路塔稍村隧道穿越古滑坡体施工过程中进口仰坡变形、滑坡,洞内衬砌开裂、错台等问题,通过现场调查和监测,分析隧道洞口地表及结构开裂破坏特征及成因,提出进口段滑坡体-隧道灾害协同处治技术,并对实施效果进行现场测试。研究表明：古滑坡体水文地质条件较差、大断面隧道施工扰动、隧道支护结构承载力不足是导致隧道洞口变形破坏的主要原因,通过在洞外施作预应力锚索格梁和预加固桩,洞内径向注浆加固、拆换初支及二衬,支护加强及参数动态调整等协同处治技术,增加了隧道进口段古滑坡体的稳定性,有效控制了洞口边仰坡变形的发展,提高了隧道结构安全性。     

铁路隧道斜穿滑坡体受力变形特征三维分析

研究目的:在工程实践中,因选线空间及线型条件受到限制,铁路隧道必须穿越滑坡体并将隧道洞门设置于滑坡上。目前已有的研究大多基于理论上的二维模型分析,而对于隧道–滑坡体斜交情形,建立真三维模型能更真实地反映隧道与滑坡体的相互作用和结构受力变形特征。本文以甘钟铁路洛阳村隧道改线工程右嘴头隧道进口滑坡治理项目为背景,应用MIDAS GTS有限元计算软件建立滑坡、抗滑桩、隧道三维空间模型,模拟抗滑桩施工、路基及隧道洞身开挖支护施工过程。从数值计算结果中提取各施工步骤抗滑桩、隧道结构的受力变形数据,研究铁路隧道斜向穿越滑坡体时的受力变形特征,以及隧道洞身开挖对滑坡稳定的影响过程。研究结论:(1)隧道洞身在滑体和滑床中的受力特征分别表现为偏压和围压;(2)隧道结构纵向变形主要位于滑带附近隧道结构;(3)当隧道洞身开挖完全进入滑床段时,对滑坡的稳定及抗滑桩受力影响逐渐消失。     

隧道口滑坡的影响因素和处理措施浅析

研究目的:本文对隧道口滑坡的影响因素和处理措施进行探讨,解决有效控制滑坡体滑坡的处理措施. 研究结论:滑坡带在水的作用下抗滑力减小,隧道口人工开挖或爆破是造成滑坡的主要原因.滑坡体经过地表排水、喷射混凝土,在隧道开挖前修筑重力式挡土墙,超前进行管棚预注浆,在隧道施工中使用钢支撑、注浆锚杆、固结灌浆、衬砌等处理措施,可有效控制滑坡体滑坡.     

隧道洞口滑坡综合治理与监测分析

研究目的:受工程地质、水文地质条件及人为因素等的影响,隧道洞口在施工过程中容易发生洞口滑坡等问题,造成隧道进洞施工困难。结合青藏高原东部某隧道洞口的地质概况及滑坡特征,对滑坡体进行分区并对其稳定性进行相应的评价,提出具有针对性的滑坡综合治理方案,并对滑坡体和隧道结构进行系统监测和动态反馈。研究结论:(1)不良地质体在隧道洞口开挖前后的稳定性发生了显著变化,稳定系数存在不同程度的降低;(2)现场监测表明,对不良地质体、主滑体和隧道分别采取设置普通钢筋混凝土抗滑桩、锚索抗滑桩和加强支护等综合治理措施,使得坡体和隧道结构都处于安全状态,治理效果良好;(3)本研究成果可应用于隧道纵向穿越滑坡体的类似工程,具有借鉴和指导意义。     

隧道平行穿越滑坡体的变形特征及控制技术

香丽(香格里拉—丽江)高速公路沿线存在较多穿越滑坡体的隧道,其中比较常见的是隧道平行穿越滑坡体。本文以香丽高速公路一隧道为背景,对平行穿越的隧道-滑坡问题的变形特征和受力机制开展研究,并讨论其控制技术。研究结果表明:隧道平行穿越滑坡体时,隧道拱部比底部所受应力更大,隧道拱部位置受拉,底部位置受压,在隧道受拉与受压的过渡位置有拉压中性区分布;隧道主要的变形位置位于滑带附近,且隧道拱部首先出现剪切裂缝,之后向左右墙延伸扩展,最后裂缝发展并贯通到隧道底部,引起路基出现错台沉降,从而导致隧道发生剪切破坏;提出的钢花管多次分段控制注浆技术可以有效解决施工安全性低,施工周期长的问题,达到了治理滑坡体病害和提高隧道稳定性的双重作用。     

唐家塬隧道穿越滑坡段的综合整治技术及评价

研究目的:以西宝高速公路唐家塬隧道为工程背景,探讨隧道穿越滑坡段的变形与围岩压力分布情况。在滑坡稳定性分析的基础上,提出针对性滑坡体综合整治措施;采用多方位的监控量测措施全程监控隧道开挖施工扰动对滑坡体变形的影响,并对滑坡体和隧道的稳定性进行评价。研究结论:(1)唐家塬隧道开挖前期,滑坡基本稳定,掌子面推进到距离监测断面50 m处,滑坡体变形增大,且掌子面到达监测断面时,监测点位移变化速率最大,随着隧道支护和抗滑桩加固作用的发挥,在掌子面推进到距离监测断面30 m后,滑坡基本恢复稳定;(2)监测初期,由于滑坡和地形偏压的影响,围岩压力显著增大,随着隧道支护作用的加强,逐渐趋于稳定,且围岩压力和地表沉降出现明显不对称现象;(3)本文探讨穿越滑坡段隧道施工与其相互影响,提出综合整治方案,并开展隧道的变形与围岩压力监测,其对类似工程选线、整治具有一定借鉴作用。     

滑坡破坏机制及稳定性评价

以位于大森数控公司的滑坡为例,在详细勘察基础上,查明了滑坡体的失稳是上覆第四纪碎石土层沿其与下伏基岩接触面的滑动破坏,并对其成灾原因和启动机制进行研究。结果表明,该滑坡属于水压力驱动型滑坡,在降雨作用下会失稳破坏。通过对滑坡体主控结构面与裂缝空间关系进行分析,经过计算得出,其安全系数为0.615,必须进行工程处理。     

高速公路隧道穿越滑坡段变形机制与处治技术

以奉(节)巫(溪)高速公路孙家崖隧道为工程依托,探讨隧道穿越滑坡体时隧道施工对滑坡体的影响机制与处治技术。在滑坡形成机理与变性特征分析的基础上,基于理论研究和数值分析方法提出针对性的滑坡体综合防治措施设计;采用多方位的监控量测措施全程监控了隧道开挖施工扰动对滑坡体形变的影响,并由此探讨隧道与滑坡体之间的相互作用机制。研究结果表明:滑坡体抗滑桩处治方案减小了隧道开挖对滑坡体稳定性产生的不利影响;隧道支护措施能同抗滑桩支挡结构一起组成组合抗滑结构体,有利于滑坡体的稳定。     

弧形排桩—连系梁抗滑结构加固隧道口滑坡应用研究及优化设计

因隧道洞口所在坡体产生滑坡,导致隧道洞口附近衬砌发生变形破坏。为控制隧道衬砌变形破坏,采取增加型钢,加强隧道衬砌的补救措施。但在滑坡推力作用下,型钢发生不同程度的变形破坏,故此,单独加固隧道衬砌并不能有效控制隧道变形。拟采用抗滑桩加固隧道所在滑坡体,通过增加抗滑力控制隧道变形。因单桩抗滑能力有限,为保证提供足够的抗滑力,需要加大桩身截面尺寸,增加桩长,甚至增加桩数减小桩间距及增加排数,如此,会增加施工难度,提高工程造价;而通过在桩顶设置连系梁,使各桩联合作业形成整体,可提高抗滑能力。该库岸滑坡坡面与水面交界处成弧形分布,依据坡面地形将抗滑桩按弧形布置,桩顶设置弧形连系梁,并在连系梁两端设置高强度抗力桩限制其端部位移。通过具体工程实例计算分析,比较连系梁刚度对抗滑结构内力分布的影响规律及加固效果。     

隧道施工对潜在滑坡体的影响及滑坡整治数值分析

采用快速有限差分法,结合具体工程算例,计算了隧道穿越滑坡体时滑坡体和二次衬砌的变形和应力,揭示了隧道和滑坡体的相互作用机理。对锚索和抗滑桩治理滑坡进行计算,评价了其治理效果,考察了其内力分布特征。计算表明利用锚索和抗滑桩治理本工程是有效的。     

对宝中线堡子梁隧道变形的整治和认识

堡子梁隧道的变形病害与隧道上部滑坡体有密切关系。虽然该隧道结构经过加固处理，但仍城 密切监视滑坡的活动和发展。     

大准铁路南坪隧道-滑坡体系变形特征及处治技术

通过地质勘查、现场监测、理论分析等方法,对大准铁路南坪隧道-滑坡体系变形特征、成因及治理措施进行研究。结果表明:滑坡方向与隧道走向夹角87°;隧道变形主要发生在滑坡侧拱脚及边墙处,表现为边墙纵向裂缝延伸长,多见错台,拱脚错位,避车洞底板隆起;滑坡属于大型破碎岩石及黄土复合深层滑坡,平面形态具有二级滑动特征;滑坡由坡体结构、施工扰动、降雨和地下水综合作用所致。采用"刷方减载+全埋式锚索抗滑桩加固+隧道既有衬砌加固+设置仰斜排水孔及截排水沟"措施对南坪隧道-滑坡体系病害进行整治,效果良好。     

正断层错动圆形隧道结构影响因素及损伤分析研究

穿越活动断裂隧道在断层错动作用下破坏严重。为对隧道破坏的影响因素及破坏机理进行研究,首先,采用有限元模拟对断层位移、土-隧道摩擦系数及隧道埋深进行参数分析,重点研究各参数对结构响应增长率变化趋势的影响;其次,采用混凝土塑性损伤模型对隧道结构的变形与破坏进行定量分析。研究结果表明：随着断层位移增加,结构响应基本呈线性增长;随着土-隧道摩擦系数增加,结构响应呈对数增长;随着隧道埋深增加,结构响应呈指数增长。圆形隧道在正断层错动作用下纵向变为S形,横向变为椭圆形。采用混凝土损伤模型可定量表达隧道结构变形、拉裂及剪切破坏。依据受拉损伤因子将混凝土开裂划分为无破坏、轻微破坏、中等破坏及严重破坏4个等级。     

堆积层滑坡发生机理及防治措施

以梁平高速天宝堆积层滑坡为例,在分析工程地质条件和地层岩性的基础上,采用FLAC3D数值模拟方法研究工程开挖和降雨对滑坡稳定性的影响。结果表明:堆积层滑坡与工程开挖和降雨密切相关;开挖较浅时,滑坡整体处于稳定状态,在开挖角附近产生轻微的剪应力集中,滑坡后缘裂缝发生张拉破坏,随着开挖深度的增加,滑坡中部塑性区沿着滑面逐渐向上延伸并与滑坡后缘张拉裂缝带贯通,在滑坡前缘牵引作用下中部和后部滑坡体发生整体失稳;雨水增加滑坡体重度的同时降低了滑坡堆积层与基岩接触面的抗滑能力,上部堆积层在自重作用下发生蠕滑,并从滑坡前缘挤压剪出。为了保障万梁高速的顺利施工,采取综合措施对堆积层滑坡进行了整治,工程治理效果良好。     

洞口支撑作用下隧道-滑坡平行体系受力模式研究

近年来,运营期隧道发生病害的比例逐年提高,其中以洞口处滑坡对隧道的破坏最为严重,对陆路交通安全运营造成严重威胁。通过模型试验,设置桥隧过渡段支撑方式,以连续逐级加载的形式模拟坡体蠕滑变形,对平行体系中隧道的受力模式及破坏过程进行研究。结果表明:在桥隧过渡段支撑作用下,位于滑体内隧道的变形特征与梁式结构一致,可将该段隧道简化为梁式结构;隧道轴向上位于滑带处隧道所受的滑坡推力最大,此处极易发生剪切错断;截面上,隧道拱部所受到的应力比隧道底部大,同时隧道拱部受拉,底部受压,在隧道受拉与受压的过渡区域形成拉压中性区;隧道坡坏的位置位于滑带附近,且隧道拱部首先产生剪切裂缝,随后向边墙扩展,最后裂缝贯通到隧道底部,导致隧道整体破坏。     

动力作用下盾构隧道接头破坏行为研究

为揭示盾构隧道接头在高速列车动力撞击下的破坏行为,通过建立盾构隧道三维数值模型,对螺栓开裂与否两种工况下的管片接头破坏情况进行分析对比,同时捕捉管片接头与螺栓的动态开裂过程。研究结论:是否引入螺栓开裂对于管片纵向接头的开裂情况有较大影响,引入螺栓开裂后管片纵向接头部位不会出现完全破坏的单元,但其裂缝张开度总体上反而有所增大。撞击荷载下,管片纵向接头率先出现开裂的部位均为弯螺栓处,且环向弯螺栓呈环状断裂破坏,纵向直螺栓纵向剥离破坏。     

城市铁路明挖隧道装配式衬砌接头性能研究

城市铁路明挖隧道装配式衬砌纵向接头是隧道结构的薄弱部位。采用数值模拟方法研究在弯矩和轴力作用下新型明挖隧道装配式衬砌纵向接头的受力变形规律。结果表明:在轴力和弯矩共同作用下纵向接头受拉侧张开,其破坏以螺栓屈服断裂或受压侧混凝土剥落为标志;随着纵向接头所受轴力的增加,纵向接头能够承受的弯矩逐渐增大;轴力相同纵向接头破坏时所承受的负弯矩比正弯矩大。     

三峡库区张家院子滑坡发育特征及破坏机制研究

三峡库区环境地质条件复杂,暴雨、洪水频繁,属地质灾害易发区,滑坡是其重大地质灾害之一。库区蓄水后,库水位的浸泡与变动及周边库岸地下水位的抬升,必然产生众多的水库滑坡,对工程下闸蓄水、运营和库区人民生命财产安全的影响日益增加。以该地区的滑坡为研究对象,通过分析库岸边坡的坡体结构,结合滑坡所处的地质环境条件,探讨了滑坡的发育特征与破坏机制,并采用离散元软件对其破坏机制进行了动态模拟,对该类滑坡体有了深入认识。