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。     

CFG桩复合地基桩土应力比计算与影响因素分析

基于目前对带垫层的复合地基桩土应力比计算理论的研究不够完善和为了满足工程实际中桩土应力比计算的需要,从单元变形模式出发,综合考虑桩体的负摩擦阻力、桩顶刺入垫层和桩端刺入持力层的情况,并将土层按等沉面的位置分为上下两层土体,采用简化和收敛的方法,导出带垫层的CFG桩复合地基桩土应力比的计算公式.运用该方法对桩长为6.8～7.6 m的CFIG桩复合地基进行计算得到的等沉面位置位于距桩底0.6～0.7的桩长处,应力比值在14～19.计算值与现场试验结果吻合较好,说明该计算方法能满足实际工程计算的需要,适用于刚性桩复合地基的桩土应力比计算.运用该分析方法对桩土应力比影响因素的分析表明:选择合理的桩间距、桩径、桩长和垫层材料能充分发挥CFIG桩复合地基的承载能力.     

地震作用下含岩桥边坡系统可靠性分析

对于岩质边坡而言,节理面是边坡的失稳潜在影响因素.在地震作用下,地震所产生的附加力会进一步影响边坡的稳定性.基于平面岩质边坡模型,研究其在地震作用下的稳定性,并对其系统可靠性进行评估.采用极限平衡法推导平面型岩质边坡安全系数的计算公式,并利用拉丁超立方体抽样(LHS)方法估算其可靠性.以此确定不同的破坏模式对系统可靠性指标的影响程度,并分析不同的参数以及张拉裂缝位置对平面型岩质边坡可靠性的影响.研究结果表明:在系统可靠性评估过程中,LHS方法有着较高的计算效率.平面型岩质边坡各种破坏模式对系统可靠性的影响程度有所差异.张拉裂缝位于坡顶时其倾角以及水平地震因子对系统可靠性指标的影响均较为显著.边坡破坏概率随着块体裂隙连通率的增大而显著增加.     

地下水位变化对边坡稳定性影响的上限分析

坡体地下水水位变化引起坡内水力梯度的变化是导致边坡失稳的重要因素。通过将强度折减技术与极限上限定理结合,利用安全系数指标对地下水位变化影响下的均质边坡进行了稳定性分析,并进行了对比计算和参数分析。分析中将孔隙水压力当作外力,水位变化对边坡的影响作用通过虚功方程表现出来。对比计算表明:与已有结果的对比可以证明表明本文方法的正确性,且本文是较同类方法略好的上限解答;参数分析表明:坡内地下水位升降对边坡稳定性和潜在破坏面影响较大,地下水位上升引起孔隙水压力增大是坡体发生失稳的重要原因。     

基于改进水压分布的岩石边坡倾覆稳定性分析

基于改进地下水力分布假设,运用极限平衡方法,综合考虑锚固效应、冰雪冻胀作用和地震荷载的影响,推导出典型岩石边坡倾覆稳定系数计算式.算例分析表明:采用改进后的水力分布假设进行岩石边坡倾覆稳定性分析更加合理;出流缝堵塞、地下水位升高、锚杆(索)锚固力和设置高度降低、冰雪冻胀作用加强、水平背向坡体和竖直向上的等效地震荷载对岩石边坡倾覆稳定性不利;锚杆(索)设置角度对边坡倾覆稳定性影响不大.同时,绘制了饱水岩石边坡倾覆稳定系数与几何要素之间的关系图,据此可迅速判定复杂条件下一定几何要素饱水边坡的倾覆稳定状态,便于工程实际运用.     

基于SQP优化和上限法的倾斜荷载下条形浅基础极限承载力计算

对均质地基岩土体上条形基础承受倾斜荷载的情况,根据线性破坏准则和相关联流动法则,利用极限分析中的机动法,构建了一个承受倾斜荷载作用的条形浅基础的二维机动许可破坏模式.根据外力功率与内部耗能相等原理获得极限承载力的目标表达式,并把其转化成了一个求含有非线性约束的极限承载力上限解最小值问题计算模型.应用MATLAB软件平台,对建立的计算模型采用序列二次规划法(SQP法)进行了承载力上限解优化求解.研究结果表明:极限上限分析结合优化理论SQP法适用于该问题的求解;荷载的倾斜程度对条形基础地基承载力影响较大;相同计算参数条件下,构造刚性块较少的简单的相容速度场也能够求得较为精确的数值,因而计算的速度和效率也将得到大幅提高;影响参数分析表明,计算参数取值对极限承载力量值具有非线性影响且权重存在差别,将结果与已有文献资料进行了分析比较,所得结果较前人研究成果有一定改进.     

基于植被生态需水的隧道排水量确定方法研究

隧道地下水大量渗漏易造成洞顶影响范围内生态环境破坏,针对如何确定合适涌渗水量以确保生态平衡问题,引入生态学、农学中有关植被生态需水概念,通过调研分析确定隧址区植被所允许的最大地下水位降深,结合地下水动力学方法以及经验公式,确定隧道涌渗水后地下水达到最大降深时疏干漏斗范围及体积;并通过疏干漏斗体积、涌渗水量以及储水系数关系确定隧道所允许排放的最大水量.结合算例并与实际工程中设计排水量进行对比,在考虑隧址区实际工程地质、水文地质条件情况下,所提出方法计算得出的排水标准与实际工程接近.该方法能够达到隧道工程与地下水环境生态平衡,可为隧道建设提供参考.     

典型软土层中群桩变刚度调平设计方案研究

群桩等刚度设计中因“加筋遮帘效应”会导致各基桩间轴向内力出现差异,造成上部结构开裂、倾斜,严重影响上部建筑结构的安全和使用。为减小群桩各基桩间轴向内力差,通过开展群桩变刚度调平优化设计研究,以进一步提高群桩的承载性能。基于变刚度调平设计理念,采用三维有限元分析软件ABAQUS对竖向受荷群桩的沉降特性及基桩轴向内力分布特征进行分析。重点选取粉质黏土、砂层土和淤泥质土等典型软弱土层,通过改变桩长、桩径和桩间距3个关键参数的调节方式以调平基桩刚度,使基桩轴向内力分配均衡化,据此提出3种典型土层中基桩变刚度调节优化设计方案。研究结果表明：粉质黏土、砂层土和淤泥质土中,各基桩轴向内力差异与中心桩内力值比例分别高达90.5%,51.3%和51.8%,且不同调节方式对不同土层中基桩刚度调节效果影响程度不同;3种典型土层中,变桩长、桩径的方式可显著降低各基桩间内力差值,但淤泥质土和砂层土中变桩间距对降低内力差的效果较小。不同土层中基桩刚度调节效果影响程度的不同与土层力学特性、桩土相互作用和荷载承担比例直接相关,故群桩变刚度调平设计应针对不同典型桩侧土层组合采取合适的调节方式。     

基于空-地协同的公路边坡施工监测与策略调控探究

为保障全～强风化类边坡在降雨和施工扰动作用下的安全施工,以湖南省平益高速某边坡为工程背景,基于边坡岩土特征、施工工序,在不同施工阶段采用UAV航拍和GNSS+物联网进行空-地协同式监测,通过对多源监测信息开展分析,提出了—系列基于安全与成本考虑的动态调控策略,有效保障了整个边坡工程建设的顺利开展。结果表明,在抗滑桩施工期和锚固施工期,UAV和GNSS都监测到了边坡的变形趋势,可作为变形诱因分析和策略措施调控的数据支撑。同时证明了空-地协同在公路边坡施工监测中具有一定可行性,2种方法可以发挥各自的优势,相互印证,取长补短,及时反映出边坡变形趋势,避免以查看失稳破坏先兆迹象为依据的滞后决策手段,为尽早进行边坡动态设计、施工策略调控、安全隐患排查提供重要的基础信息,可为类似工程提供参考借鉴。     

基于有限元极限上限法的含软弱夹层边坡稳定性分析

由于软弱夹层的存在通常会使得边坡更易发生失稳破坏,通过引入考虑强度折减法的有限元极限分析上限法,构建含软弱夹层边坡稳定性分析的非线性规划模型,并采用可行弧内点算法与网格自适应方法进行优化求解,获得不同软弱夹层的厚度、倾角、深度以及软弱夹层与周围土体的相对强度影响下的边坡安全系数及破坏模式。研究结果表明:软弱夹层的厚度、倾角、深度以及相对强度对边坡安全系数及滑裂面位置的影响显著;但当软弱夹层的深度和相对强度增大到一定值时,边坡稳定性不再受其影响。本文结果与已有文献的结果吻合较好。