节理岩体中TBM掘进施工围岩稳定性及可视化分析

节理岩体的地质赋存特征含岩体结构、原岩应力场和地下水三方面,由此产生诸如破碎带、大变形软岩、富水带等恶劣的工程地质条件。TBM在节理岩体中掘进受到岩体地质特征和工程地质条件的影响,同时也对岩体造成一定的扰动,可能将导致隧道围岩发生失稳。另外,地质勘探不到位、掘进机选型不当等因素也会导致或促进围岩发生失稳。TBM掘进围岩失稳的形式主要有开挖面失稳和洞周失稳,以及二者兼有的大型围岩失稳。为了更直观地观察TBM掘进围岩失稳,文章采用自主研发的块体理论分析软件BLKLAB对节理岩体进行三维可视化建模,模拟TBM隧道开挖,并根据块体理论计算分析得到了开挖面和洞周的可动块体和关键块体。     

钓鱼台隧道复杂围岩设计施工过程关键块确定技术

关键块体在某种程度上控制着节理隧道施工的稳定性,同时存在着安全隐患。在设计和施工过程中,及时确定关键块体可减少工程事故的发生。文章结合辽宁境内高速公路钓鱼台隧道工程,采用块体理论和团队开发程序GeoSMA-3D系统,在现场调查的基础上对其进行不定位块体、定位块体和随机块体的搜索和初步确定,并分析了该隧道块体的稳定性。不定位块体分析中,给出三组结构面下,开挖面上可能形成的最大关键块体理论计算方法;定位块体分析中,根据确定性结构面信息,搜索开挖面上的关键块体;随机块体分析中,采用三维不接触系统对随机结构面进行测量统计,并搜索确定结构面与随机结构面共同作用下的有限块体和关键块体。三种不同块体的分析方法相互补充,从不同方面为工程设计及施工提供了依据。     

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。     

结构面空间组合关系对隧道围岩稳定性影响研究

隧道围岩变形破坏与岩石强度、结构面空间组合关系、地下水和地应力等因素关系密切.为研究结构面空间组合关系对隧道围岩稳定性的影响,文章基于郑万铁路向家湾隧道工程地质条件,采用UDEC离散元软件对全断面开挖下的围岩稳定性进行数值模拟,重点分析了两组结构面的空间组合关系对结构面剪切滑移、围岩塑性破坏及位移的影响,同时根据开挖后...     

仙岳山隧道工程地质特征与围岩稳定性分析

通过对仙岳山隧道工程地质特征、岩体质量的论述,分析了围岩的稳定性.在节理岩体的稳定性分析中,考虑了各组结构面产状和摩擦角的随机性.     

白龙核电站厂区道路2~#边坡稳定性综合评价

文章根据白龙核电站厂区道路2#边坡的工程实际情况、坡体结构和岩体结构,采用工程地质类比法、赤平投影图解分析法、强度折减法及极限平衡法对边坡稳定性进行了定性与定量分析,揭示了边坡合理的综合开挖坡角,并提出了相应的边坡排水和防护措施。     

郑石高速公路黄庄边坡稳定性分析

文章根据郑石高速公路黄庄边坡的岩体结构、坡体结构和工程实际情况,采用极限平衡理论和模糊数学方法对右侧边坡进行赤平极射投影分析和模糊综合评判,综合分析该边坡的稳定性,并采用有限单元法对路堑开挖全过程进行模拟,揭示边坡变形破坏机理,为边坡处治提供依据。     

隧道围岩优势节理面统计及其块体稳定性分析

对于节理发育的破碎围岩隧道工程,根据开挖面的节理发育情况对围岩稳定性作出快速判断是至关重要的.文章以宁波象山港大桥接线段的茶园里隧道右线为例,通过对该隧道右线YK21+670～YK21+718段围岩节理发育特征的精细化描述和统计分析,确定了该段围岩的优势节理面,并在此基础上利用赤平投影解析法进行了围岩块体稳定性分析,得出了围岩块体滑移形式及块体的受力状态,并与数值计算结果相互验证,确定了可能发生失稳的块体,明确了加固区域,对有效保证隧道开挖施工安全有重要意义.     

GSI及其在扁担垭隧道围岩稳定性分析中的应用

地质强度指标(GSI)是用来估算不同地质条件下的岩体强度的,它根据岩体结构、岩体中岩块的嵌锁状态和岩体中不连续结构面质量并综合各种地质信息进行估算,该方法在岩体稳定性评价中应用非常广泛。文章将论述其在沪蓉西高速公路扁担垭隧道围岩稳定性估算中的应用,以及隧道围岩稳定性系数及围岩压力的分析计算,并提出合理的支护方案,可供设计施工方参考。     

盾构隧道开挖面被动极限支护压力的三维解析解

文章基于莫尔-库仑屈服准则,通过优化楔形块体的倾角并考虑土体粘聚力的影响,对现有的楔形块+倒棱台的土体破坏模型进行改进,建立了能够得到盾构隧道开挖面处于被动极限平衡状态下支护压力的三维计算模型;同时推导得出了相应的计算公式,并通过优化计算得到了开挖面处被动支护压力最小时楔形块体的倾角及极限支护压力;结合一算例,将所建模型的预测结果与经典的上限解进行了分析对比,验证了其合理性;最后探讨了土体内摩擦角、土体粘聚力、隧道上覆土厚度与隧道开挖面处被动极限压应力间的相互关系。研究结果表明:土体的粘聚力越大,开挖面处被动极限支护压应力越大,两者呈线性关系;土体的内摩擦角越大,被动极限支护压应力越大,且其变化速率也越快;随着隧道上覆土厚度的增加,被动极限支护压应力逐渐增加,且变化速率越来越快,两者之间近似呈指数函数关系。     

随机块体对泰山抽水蓄能电站地下厂房稳定性的影响分析

关键块体的稳定性决定着岩体地下洞室的整体稳定性,因此确定洞室围岩关键块体的位置、大小以及关键块体失稳模式对控制及预测洞室的安全性至关重要。泰山抽水蓄能电站地下厂房围岩受到不连续面切割,存在稳定性问题,故对其长期稳定性进行了深入研究。在获得研究区节理裂隙产状概率特征的基础上,采用赤平极射投影法确定该区地下厂房概率最大失效模式,搜索厂房区关键块体的位置,并对其长期稳定性进行分析预测,给出关键块体安全性的定量指标。同时将强度折减法与关键块体理论相结合,对地下厂房长期稳定性及风险进行了有效预测,研究成果可为泰山抽水蓄能电站后续加固方案的制定提供借鉴与依据。     

偏压连拱隧道施工方法研究

文章采川三维有限元数值模拟研究了偏压连拱隧道不同施工顺序下拱顶下沉、中墙稳定性及初期支护受力特征.研究结果表明,先开挖浅埋侧时,拱顶沉降较小,中墙在施工中的稳定安全系数较大、弯矩较小,初期支护受力较大;对于浅埋偏压连拱隧道,围岩变形及中墙在施工中的稳定性控制更为重要.所以,从有利于围岩变形、中墙稳定性控制以及中墙受力的角度出发,宜采用先开挖浅埋侧的施工方法.     

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。     

不同地质条件浅埋偏压小净距隧道施工力学效应研究

在不同地质条件下浅埋偏压小净距隧道的施工力学效应会有很大不同,尤其在半软半硬岩层中,隧道开挖会破坏软硬岩层交界处软弱围岩的稳定性,其施工力学效应更为特殊。文章采用有限差分软件FLAC3D对15种工况下隧道开挖进行了模拟,对均质硬岩、均质软岩和竖向半软半硬岩中不同净距隧道的拱顶沉降、中岩墙的水平位移、中岩墙最大主应力和围岩塑性区进行了分析。结果表明,均质硬岩隧道拱顶沉降最小,竖向半软半硬岩隧道拱顶沉降和硬岩比较接近,软弱围岩隧道拱顶沉降最大;竖向半软半硬岩隧道中岩柱上部围岩稳定性较差,中部水平位移最大;隧道开挖引起软岩侧洞室上覆盖层围岩稳定性变差,可能引起隧道坍塌。     

破碎岩质路堑边坡稳定性分析

文章以百色至隆林高速公路K123＋300典型破碎岩质路堑边坡为依托,运用FLAC3D岩土软件建立边坡三维数值分析模型,通过模拟分析边坡开挖及锚固过程中岩体的位移、应力、塑性区的变化情况来判断边坡的稳定性及锚固效果。     

双连拱隧道施工工序的有限元分析及施工监测研究

本文以哈尔滨保健路隧道工程为背景,采用有限元软件,根据工程实际条件,建立二维模型对隧道开挖步序进行有限元模拟分析,比较了采用不同的施工工序对隧道结构的影响。同时,根据施工中反馈的监测数据,对其进行整合和态势分析,得到了软土地层浅埋暗挖双连拱隧道在施工开挖中的地表沉降、拱顶沉降等实际数据,进一步获取了围岩稳定性、支护效果的信息和经验。     

基于非接触测量技术裂隙岩体隧道开挖局部损伤分析

裂隙岩体损伤区的合理确定对于工程开挖和支护方式的选择至关重要。文章针对这一问题,提出了基于现场岩体结构面的精细测量和表征技术,利用优化后的数值模型定量分析隧道岩体损伤区范围及其力学特性;结合辽宁建兴高速公路某隧道开挖工程实例,采用非接触测量手段采集隧道掌子面的结构面信息,并导入GeoSMA-3D系统,生成接近实际情况的三维空间结构面模型;在此基础上利用颗粒流数值方法 PFC计算确定隧道开挖损伤区范围,并对围岩应力、位移曲线和力链、裂隙分布进行了对比分析。其研究结果表明,力链集中表征围岩开挖扰动程度,裂隙的密度表征围岩开挖损伤程度,而裂隙的贯通则与破坏区对应,从而可以较准确地识别节理岩体隧道工程中岩体损伤区范围及其力学特性;同时利用PFC也较好地模拟了岩石在破坏阶段存在的损伤局部化现象。     

山区小净距三洞浅埋偏压隧道开挖顺序分析

为研究浅埋偏压条件下小净距三洞隧道的开挖力学响应,文章通过数字地面模型和有限差分软件FLAC 3D建立了考虑原地表的三洞隧道三维模型,基于现场岩体参数开展了开挖顺序的影响分析,讨论了三洞隧道开挖的围岩变形模式和最优开挖顺序。结果表明：在偏压小净距三洞隧道开挖中,先行洞的开挖位置会影响其沉降变形大小和围岩的沉降变形模式,先开挖边侧洞对另一侧的沉降影响较小,先开挖中间洞则会对两侧边洞造成较大沉降影响;在小净距三洞隧道开挖中,隧道净距对沉降造成的影响大于开挖顺序;三洞开挖顺序的4种工况中,选择中间洞最后开挖的两种开挖顺序沉降变形相差不大,选择由一侧顺序开挖至另一侧的两种开挖顺序较优。     

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。     

完整围岩剪切型岩爆发生的力学机制

文章根据大量工程岩爆实例,总结剪切型岩爆的特征,在此基础上提出一个剪切型岩爆的简化力学模型,在考虑岩爆区岩体自身能量释放的基础上,结合Cook刚度理论对剪切型岩爆发生的物理力学过程进行研究,分析由于潜在剪切破裂面本构曲线峰后软化现象而产生的围岩结构失稳,以及失稳阶段围岩结构对外界的能量释放,对剪切型岩爆的非稳定性机制进行探讨。研究结果表明:剪切型岩爆可以看成是由于开挖应力集中作用下潜在剪切破裂面剪切错动滑移,引起自身及周围完整岩体能量突然急剧释放,导致岩爆区岩体破碎并向开挖临空面抛掷的现象。岩爆区岩体及周围完整岩体所释放的能量对剪切面的作用相当一对串联弹簧的作用效用。剪切型岩爆的发生受岩性、潜在剪切破裂角、剪切面周围岩体刚度的控制作用,是围岩受力变形过程中岩石材料力学性质渐进性劣化导致的一种能量释放驱动下的围岩状态失稳突跳现象。