基于Midas/GTS的某高速公路边坡稳定性分析

某高速公路段边坡治理工程采用锚杆、锚索、喷混面层、抗滑桩、挡土墙作为支护形式,锚杆的水平间距为2.4 m,竖向间距为2.0 m,锚索与抗滑桩上部连接.数值模拟以Midas/GTS有限元强度折减法(SRM)原理为计算基础,分析边坡的稳定性,计算得出边坡的安全稳定系数、变形位移与剪切滑动面,并综合分析采取支护措施后的计算结果.分析结果显示,基于弧长法分析的SRM能有效模拟边坡破坏形式,直观反映滑动面及土体位移;边坡稳定安全系数因支护措施得以提高.该支护方法可为类似工程提供参考.     

软弱围岩地段断层形态对大断面隧道的稳定性影响分析

依托三清高速西山营隧道，采用数值模拟与现场监测的方法，探究断层形态对隧道围岩变形及支护结构稳定性的影响，提出最佳加固方案。结果表明：拱顶沉降最大值随着断层厚度的增加呈"对数"曲线增长趋势，随着断层倾角增大呈"抛物线"曲线分布，当断层倾角达到90°时达到最大；最不利断层形态为倾角+厚度（83°+70 m）；进而建立优化加固对比数值模型，得到管棚注浆加固能够有效控制围岩变形，抑制塑性区发展。结合实测数据发现模拟值与实测值相差较小，验证数值模拟结果的正确性。     

深层排水孔堵塞对富水岩质高边坡稳定性的影响

高边坡施工或运营期间常因多种因素作用导致排水孔堵塞,从而抬升地下水位,影响边坡稳定性和支护结构的安全。基于渗流折射定律,采用空气单元法模拟排水孔,开展了岩质高边坡渗流应力耦合分析,重点研究了排水孔不同堵塞工况下的坡后地下水位变化及支护结构力学响应。计算结果表明：排水孔堵塞对坡后地下水位影响显著,坡内位移整体变化不大,坡趾位置岩体变形最大;坡体锚杆轴力明显增加,最大增长幅度达到45%。对于布设深层排水孔的岩质高边坡,排水孔堵塞后边坡支护结构的位移变化明显,对支护结构的影响不容忽视,尤其体现在坡趾剪出口位置。此外,排水孔接近完全堵塞时,边坡安全系数显著降低。提出了以框架式格构和锚杆共同作为支护体系的高边坡处理措施,即下部边坡加强格构支护强度,上部边坡增加锚杆锚固长度。     

基于土拱效应的抗滑桩桩距优化设计

抗滑桩桩距的大小直接影响抗滑桩结构和工程造价。以杭长铁路某边坡为例,采用单排抗滑桩支护方式进行加固,结合现场监测与数值模拟方法研究不同桩距时的桩间土拱效应、桩身应力及边坡安全系数的变化规律,从经济与安全两方面综合考虑选取最优桩距,优化后桩距从5.16m增为5.5m,经济上可节约11%。     

深基坑桩锚支护结构变形分析和数值模拟

以赣州市红旗村改造项目的深基坑工程为依托,利用有限元软件Midas对深基坑桩锚支护结构进行了数值模拟研究.通过对比基坑土体变形值和实际监测变形值,验证了此模型的准确性和可行性,得出锚杆轴应力在自由段分布均匀,在锚固段逐渐减小的变化规律.此外,深入分析了深基坑桩锚支护结构变形的影响因素,结果表明:增加支护桩的桩长、缩小桩间距可以很好的抑制基坑土体位移,但是增加到一定程度后,这种抑制基坑土体变形的效果十分有限;优化锚杆锚固位置,可以有效提高锚杆利用率,当第三层锚杆锚固深度在6.5~7 m时,两层锚杆的轴力大小相近,为最佳锚固位置.     

成兰铁路高陡边坡稳定性分析及加固措施

在我国铁路建设过程中,线路不可避免地布置在高陡边坡坡脚,因此开展高陡边坡稳定性分析及加固措施研究显得十分重要。通过工程实例,利用有限元强度折减法计算了边坡安全系数,运用不平衡推力法获取边坡的滑坡推力,提出了双排抗滑桩支护的加固方案;通过数值模拟与现场监测综合分析双排抗滑桩的加固效果,并结合降雨和地震工况,开展了不同工况下双排抗滑桩桩后土体变形以及桩前土压力分布规律研究。研究结果表明:1)双排抗滑桩对高陡边坡有较好的加固效果;2)2种不利工况下,边坡位移变化规律基本一致,后排抗滑桩桩后位移更大,前排抗滑桩桩前土压力在滑面位置处发生突增;3)双排抗滑桩能有效防治边坡塑性变形,对双排抗滑桩桩间土塑性变形防治尤为明显。研究结果可为双排抗滑桩在高陡边坡加固中提供指导。     

大理西站支护边坡振动台试验及数值模拟

以云南省大理西站支护边坡工程为依托,开展边坡振动台试验和数值分析,得到双排抗滑桩的弯矩、锚杆轴力、坡面加速度响应规律及边坡的最终破坏情况. 试验表明：坡面加速度响应规律与测点相对位置有关,测点相对位置越高,加速度响应越明显;坡体裂缝影响岩土体动力特性,在裂缝出现后坡体加速度响应规律会发生显著变化;在地震下抗滑桩弯矩分布接近抛物线形状,弯矩的最大值靠近岩土分界线的下方,抗滑桩弯矩随输入地震波幅值增大成非线性增长;锚杆在4 m/s²地震峰值时刻的动轴向力大于静轴向力的3倍,地震作用是锚杆受力大小的决定因素;由于锚杆的作用,边坡的最终破坏面位于边坡2#的深部,此破裂面位置由边坡2#的中上部土体的滑移破坏与下部土体的越顶破坏组成.     

隧道开挖面附近约束损失分析

隧道开挖面附近呈现三维应力状态,分析开挖面附近围岩与支护的相互作用较为复杂。这种复杂的应力分析往往需通过三维数值模拟来解决。然而,采用径向虚拟支护压力的约束损失概念,能近似地将三维应力转换为二维应力进行分析。隧道约束损失通常以洞壁径向位移为研究对象,本文采用隧道围岩弹性变形以及塑性变形的收敛线,分析这两种情况下的约束损失与位移释放的关系,介绍了位移释放率沿隧道纵轴线的分布规律。采用FLAC3D模拟了静水应力场下无支护圆形隧道,研究了岩体膨胀角、摩擦角以及粘聚力对开挖面的位移释放率的影响,并和已有公式的纵断面曲线进行了比较。研究结果表明,隧道的位移释放率受岩体膨胀角影响较大,而受粘聚力的影响很小。     

深基坑放坡-桩锚联合支护结构的监测及数值模拟

目的研究放坡-桩锚支护结构变形的演化规律及力学性能.方法以沈阳地区某深基坑为例,分析放坡-桩锚支护结构变形和锚杆轴力的分布情况,采用FLAC3D软件对深基坑放坡-桩锚联合支护结构进行数值模拟,并对现场监测结果进行分析.结果土体摩尔-库伦模型可以很好地描述土体的力学特征.结论基坑四边的中点处发生水平位移最大,角点处最小;支护桩桩顶水平位移最大;地表最大沉降发生在坡顶开挖边线的位置,且水平影响范围在距基坑边缘处15 m.锚杆内力在锚杆的自由段不变,在锚固段随锚固段的增长而变小.     

山岭浅埋隧道进洞方案优化与洞口段稳定性分析

若隧道洞口开挖时未采取合理的边坡加固措施，易导致边坡产生开裂、滑坡甚至崩塌等危害.以格鲁吉亚F3标5号公路隧道为背景，探讨了隧道洞口在微型桩墙支护和锚网喷支护两种加固方案下，隧道开挖引起的围岩位移场及应力场变化特征.利用有限元分析软件MIDAS-GTS建立三维模型，模拟隧道施工过程，并结合实际工程监测数据，对比研究了两种支护方案优劣性.结果表明：锚网喷支护方案围岩最大横纵向位移分别为3.55 mm和8.73 mm,最大拉应力为1.91 MPa;衬砌沿隧道开挖方向的最大弯矩为33.71 kN·m,最大横向位移为3.55 mm.锚网喷支护方案较微型桩墙支护方案更为有效，显著提高了洞口边坡稳定性.因此，锚网喷支护方案在该地形中更具合理性.其结论对山岭地区公路隧道的建设提供一定的指导作用.     

岩质边坡锚杆框架梁加固的有限元分析

针对石家庄至武汉铁路客运专线岩质边坡,采用有限元数值计算方法分析了锚杆（索）框架梁加固岩质边坡的受力情况.得到了边坡位移场和应力场分布规律和锚杆（索）轴向力的大小.计算结果表明：实际工程中采用锚杆、预应力锚索加抗滑桩这种新型的复合式支护结构能有效地限制边坡的水平位移,提高边坡的稳定性,锚索的布置和预应力设计值大小显著影响坡体内部的位移及应力场分布,研究结论对岩质边坡的工程设计具有一定的借鉴意义.     

城际轨道深基坑支护优化及实测分析

为研究莞惠城际轨道基坑施工方案的可靠性,结合莞惠城际轨道工程深基坑开挖的具体实践,基于现场实测数据,对深基坑开挖过程中桩体水平位移、桩顶水平位移、地表沉降、支撑轴力、地下水位变化规律进行了全面深入的研究.结果表明:降水对地表沉降有较大影响,施工中应予以重视;钢支撑的预应力对基坑的变形特别是围护结构侧向位移控制有较大影响;钢支撑轴力远小于设计值,设计方案可以进一步优化;优化后的支护方案较好地限制了基坑变形.     

堆煤荷载下软土-群桩-承台体系三维数值分析

为了探讨软土场地中堆煤荷载作用下邻近群桩承台体系受力变形特性,以马来西亚某大型储煤场为具体工程背景,基于大型有限元数值计算平台ABAQUS建立可考虑空间刚度效应的堆煤荷载作用下软土-群桩-承台体系三维非线性数值模型,对既定场地群桩承台基础方案进行受力变形分析和安全性评价.结果表明,在堆煤荷载作用下,靠近堆煤侧桩体侧向位移最大,在软弱夹层深度范围内桩体内力变化存在突变现象;在边承台桩身中部和底部,以及中承台桩顶与承台连接处存在拉应力集中区.     

岫岩小虎岭破碎带边坡稳定性分析

以岫岩小虎岭工程边坡为例,为了评价和研究含破碎带的岩质高边坡稳定性及抗滑桩加固效果。通过现场大型直剪试验和室内试验获得计算参数,基于数值模拟采用有限元强度折减法分析其稳定性并获得安全系数。结果表明破碎带是影响边坡稳定的主要原因,边坡塑性贯通区与破碎带形状一致;自然状态下安全系数为1.01,属欠稳定坡,采用抗滑桩加固后安全系数提高至1.72;安全系数在一定范围内随破碎带土体的c、φ值的增大而增大。     

小净距隧道坍塌堆积岩层段受力变形分析研究(研究生论坛)

在坍塌堆积围岩中修建小净距隧道经常会遇到掌子面塌方和中间岩柱失稳等问题。结合雷公浦小净距隧道的工程实践,在出口坍塌堆积岩层段对地表沉降、拱顶下沉、洞内周边收敛、中间岩柱位移、锚杆轴力、围岩压力和钢拱架应力等进行了现场监测,并选取K70+520断面进行数值模拟研究。监测及数值模拟结果表明:在坍塌堆积围岩条件下采用3台阶法进洞存在稳定性问题,类似工程建议采用预留核心土法,可有效提高工作面的稳定性;后行洞开挖对先行洞的受力和稳定性影响较大;整个中岩柱处于扰动状态,锚杆的锚固力没有得到较好的发挥,拱顶和拱腰部位容易出现应力集中。研究结论可为类似条件下工程的设计、施工和监测提供借鉴。     

明挖地铁车站围护结构受力变形监测与数值模拟分析

采用FLAC3D软件对明挖地铁车站围护结构受力变形进行模拟,并将计算结果与现场监测数据进行对比分析.采用所建立的数值模拟方法,对多种预加轴力加载方案中桩身水平变形进行对比分析;研究支撑刚度变化与围护结构变形的关系、围护桩刚度变化与围护结构变形的关系.主要结论有:1)钢支撑预加合理大小的轴力能防止和减少围护结构产生过大的变形,钢支撑预加轴力建议取设计值的80%;2)对变形要求严格的工程中,可加大钢支撑的刚度来减小基坑顶部的水平位移;3)随着围护桩桩径增加,桩身水平变形明显减小,但围护桩直径过大,桩径再增大,控制桩身变形的效果并不明显,设计中从控制基坑变形角度出发,兼顾降低工程造价,选取适当的桩径大小.     

西安地铁运动公园站深基坑变形规律现场监测研究

以降低城市地铁车站深基坑开挖对周围环境影响,保障地铁工程施工安全为目的,该研究依托西安市地铁二号线运动公园车站深基坑施工,对施工过程中钢支撑轴力、桩身水平位移、基坑周围地表沉降进行了现场监测,分析了工程开挖前后一段时期内基坑变形规律.研究结果表明:围护桩变形的最大部位在距桩顶2/3的基坑开挖深度处;距基坑长边10m左右地表变形随着基坑开挖深度增加,基坑开挖初期变形速率较大,随着开挖深度的增加,速率逐渐减小;钢支撑能够有效地限制围护桩的水平位移,随着基坑开挖深度和钢支撑的增加,钢支撑的轴力随之增大,最后随时间内力趋于稳定.     

双线盾构隧道侧穿既有桥桩影响分析及加固优化

依托广州地铁八号线盾构隧道侧穿华南快速高架桥桩基工程,分别对有无隔离桩支护桥桩的情况建立了有限元数值模型,研究了加固前后地表沉降、桥桩附加轴力、附加弯矩和桩身位移的变化并开展了加固优化设计。结果表明：隔离桩可有效减小既有桥桩垂直于掘进方向的桩顶位移,由于隔离桩的牵引作用,对于桥桩中部位移基本无削减作用,甚至极小地加大其水平位移;隔离桩基本消除平行于掘进方向的桥桩水平位移,对既有桥桩存在一定的遮蔽作用;隔离桩大幅减小了桥桩的附加轴力,大幅减小桥桩垂直盾构方向附加弯矩,对平行盾构方向附加弯矩基本无影响;适当提高隔离桩桩径以及隔离桩与桥桩之间的距离可以有效减小地表沉降,建议将隔离桩设置在离隧道净距为6~8 m内,既能满足规范要求的安全净距,也能较大限度保护既有桥桩。     

岩质边坡上基桩数值模拟与正交试验设计

目的研究岩质边坡上基桩的受力及变形特性,考虑多种因素的复合作用下基桩的受力及变形的影响.方法结合正交试验设计原理对岩质边坡上桥梁基桩进行设计,并采用大型通用非线性有限元分析软件MSC.Marc对其进行数值模拟,以分析这些因素变化对基桩的变形及受力的影响规律.结果运用正交设计及有限元法得到的结果与一般工程经验相符,具有一定的可靠性.其中各个因素对水平位移的贡献主次顺序为：内摩擦角〉竖向荷载〉均布荷载〉水平荷载〉边坡坡度〉黏聚力〉桩径,而对最大弯矩值的贡献主次关系为：内摩擦角〉桩径〉黏聚力〉边坡坡度〉水平荷载〉均布荷载〉竖向荷载.结论桩周岩体的强度对基桩的位移和内力影响最大,在施工中应尽量保护桩周岩体的完整性和强度.此外,岩质边坡上基桩表现出被动桩的特性,坡顶分布荷载对基桩位移影响也较大,在施工过程中也应尽量避免在坡顶产生较大堆载.