基于PFC3D的新建下穿隧道对既有隧道的影响分析

采用离散元PFC3D软件建立模型,以乌鲁木齐地铁河南路段区间工程为例,模拟分析新建下穿隧道对既有隧道的影响.结果 表明,既有隧道上方竖向位移和竖向应力受新建隧道开挖影响较小,隧道左右两侧3.75 m处竖向位移和水平应力产生突变;新建隧道与既有隧道之间,在近既有隧道区域竖向位移和竖向应力产生较大变化,而新建隧道区域竖向位...     

岩质顺层破碎采石场开挖边坡稳定性分析

以宜昭B4取料场边坡为实例，选取边坡单级坡高、开挖坡度、支护方式等3个典型影响因素进行分析，利用ABAQUS建立边坡三维有限元模型，模拟了边坡开挖、支护施工过程，计算出各开挖支护方案下坡体的水平及竖向位移随开挖时步的变化情况，并结合强度折减法，将安全系数作为边坡稳定性评判标准。结果表明：同一边坡在工况相同时，支护方式对边坡稳定性影响最大，其次是边坡坡度，单级坡高影响最小。经优化后降低单级坡高（10m）、减缓边坡坡度（1∶1）、采用喷锚联合支护，此方案下边坡支护结构面上最大竖向位移为3.67mm，最大拉应力为0.73MPa，最大水平位移出现在边坡坡脚与平台上，为1mm；边坡开挖支护后的安全系数为1.46，大于规范中边坡稳定安全系数1.35。     

软岩引水隧洞围岩稳定性分析

为研究软岩区引水隧洞开挖变形规律，基于某软岩引水隧洞工程实例，对现场监测数据进行分析。结果表明：(1)受软弱岩层的影响，掌子面开挖6m以内，拱顶沉降值和周边位移值的变化最大，且拱顶位移沉降和周边位移与时间的关系符合指数函数关系；(2)软弱岩层隧洞开挖后，围岩自身很难迅速形成自稳定岩圈。当施加支护结构后，且支护结构与围岩形成支护拱圈时，位移才会有所收敛。在实际隧洞施工过程中，对于监测断面25m以内的位移监测要适当进行加密；(3)对于软岩区隧洞，因隧洞地层的工程性质较差，隧洞开挖后要及时进行支护。在实际施工过程中，要重视现场隧洞变形监测，发现问题及时处理。     

黄土-砂岩二元结构路堑高边坡失稳机制模拟分析

在地质背景复杂的西北地区进行路堑开挖的工程中遇到了大量以上部为黄土层、下部为砂岩层的典型二元结构路堑高边坡。为确定黄土-砂岩二元结构路堑高边坡的失稳变形机制,依托兰永线高速公路K35+092段工程,利用有限元分析软件GEO-studio建立了黄土-砂岩二元结构路堑高边坡开挖全过程的数值模型。通过对边坡在分步开挖卸荷过程中的坡顶水平位移、竖向位移、深层水平位移、边坡稳定性安全系数变化,以及边坡在开挖状态下应变模拟结果的分析,对黄土-砂岩二元结构路堑高边坡的破坏特征以及失稳破坏机制进行了较为系统的研究。研究结果表明:黄土-砂岩二元结构路堑高边坡的结构特点、地层岩性决定了其失稳变形机制,在开挖卸荷过程中,坡顶水平位移不断增大,土体内塑性应变累积,边坡稳定性逐渐降低;黄土-砂岩二元结构路堑高边坡中的软弱夹层充当“滑动垫层”,起到“润滑”以及“弱化边界”的作用,是边坡潜在的不稳定因素之一;随着路堑边坡的刷方卸荷,上覆黄土坡体发生滑移破坏并对下伏砂岩坡体产生巨大的冲击力,而下伏坡体顺层剪出破坏产生的“联动作用”再次引发上覆坡体的滑塌下错,致使边坡整体失稳。为避免类似黄土-砂岩二元结构路堑高边坡失稳滑塌的发生,可采用框架预应力锚杆支护结构对边坡进行加固。     

左权县西安水电站引水隧洞对既有铁路隧道近接施工的影响

水利工程施工中经常要遇到新建建筑物对既有结构物的影响,或新建建筑物自身近接施工时的相互影响的问题。解决好这一问题,对于减少对既有建筑物的影响破坏、保证新工程建设的顺利实施、减少投资、加快施工进度、保证新建筑对环境的影响减少到最低限度,具有十分重要的意义。通过研究以左权县西安水电站新建1号引水隧洞下穿既有半坡2号隧道工程为实例,结合经验公式法和三维数值模拟计算方法,研究分析了既有铁路隧道受新建引水隧洞下穿施工的影响,得出既有铁路隧道受影响区段和变形规律以及引水隧洞需要控制爆破施工的范围,提出引水隧洞爆破施工时既有铁路隧道的处理措施,确保既有铁路隧道衬砌结构的安全。     

水工隧洞爆破施工对边坡影响的数值分析

水工隧洞爆破开挖的振动波不仅会造成洞身岩体变形,还会继续传播影响邻近边坡。采用数值模拟方法,以在建工程为例,研究爆破振动对边坡不同部位的应力应变影响。结果表明,初爆瞬间动力荷载沿圆周作用于隧洞周壁面并向外扩散,当压应力波扩散至坡面后发生反射并形成拉应力波,拉应力区范围先增后减。在爆破过程中,边坡中各部位应力值呈现先增后减的特征,且坡面的位移较坡脚更大。通过振动效应分析发现,无论在边坡坡脚或坡顶,振速峰值随着距坡脚和坡肩距离增大而减小,振动频率则反之,同时坡顶振速明显大于坡脚。     

延安新区黄土高填方边坡稳定性分析

以延安新区13标段北端110 m黄土高填方边坡为研究对象,对填筑体的工程性质进行了大量室内试验研究,根据研究区边坡的地质条件和填方边坡的实际情况,选择合理的计算模型采用极限平衡法分别计算出天然、暴雨及地震工况下不同地下水位的边坡安全系数;利用有限元法模拟分析填方高边坡在不同地下水位下的变形特征及应变分布规律。结果表明:延安新区黄土高填方边坡整体处于稳定状态,地震和地下水位的变化是影响边坡稳定性的主要因素;边坡中部和坡脚处的水平位移较大,最大垂向位移发生在填方厚度较大的坡顶处。更多还原     

新建隧洞下穿既有隧道离心模型试验研究

针对某市输水隧洞下穿既有地铁隧道沿线,采用离心模型试验技术研究了新建隧洞以不同间距下穿既有隧道,对既有隧道产生的影响以及上覆土层的沉降变形。通过分阶段排出固定体积的溶液模拟盾构掘进过程中的地层损失,辅以激光位移计以及应变片对既有隧道和地表变形进行监测。试验结果表明:隧道深埋时,新建隧洞与既有隧道净距为一倍隧道直径时,既有隧洞不均匀沉降愈显著;净距两倍以上隧洞直径时既有隧道不均匀沉降趋势渐弱;深埋隧洞开挖对地表沉降影响较小。离心模型试验成果为隧道模型试验以及类似隧洞开挖施工提供参考依据。     

旭龙水电站石料场高陡边坡分级开挖模拟

金沙江旭龙水电站徐龙石料场开采高度高达280 m,距大坝等重要水工建筑物较近,为分析在不同开挖步下,该料场高陡岩质边坡的变形及稳定性特征,建立了料场分级开挖有限元模型。结果表明：(1)徐龙料场开采过程中边坡变形较大区域由原坡脚向开挖新形成的坡脚不断变化;(2)随着开挖的进行,徐龙石料场最大主应变较大区域发生“分岔”,最不利滑动圆弧由原边坡坡脚逐渐移动至开挖新形成的坡脚处;(3)不同开挖步下的徐龙石料场整体稳定性满足要求。研究成果可以为类似的石料场边坡分级开挖稳定性分析提供参考。     

基于ANSYS的某高陡边坡开挖支护有限元分析

以大型有限元软件ANSYS为平台,采用局部强度折减法对某高陡边坡的分级开挖过程进行数值模拟分析,计算了开挖不支护、支护两种工况,得到了两种工况边坡的位移和应力分布情况,对计算结果的分析表明:边坡开挖不支护时各监测点将发生较大位移,且坡脚处位移最大,坡脚位置出现应力集中现象,最大应力值可达6.36 MPa,部分岩体受拉破坏严重;支护后边坡位移得到控制,坡脚处应力集中现象消失,说明边坡开挖后需及时采取相应的支护措施。计算及分析方法对类似边坡工程的开挖支护施工设计有一定的借鉴作用。     

不同交界面对二元结构边坡破坏影响试验研究

二元结构边坡在工程实际中常见,其破坏形式受交界面影响较大。为了研究不同的交界面对二元结构边坡破坏形式的影响规律,深入探讨二元结构边坡破坏机理。通过开展静载作用下不同交界面的二元结构边坡物理模型试验,直观观察到二元结构边坡的破坏形式,同时利用数值模拟试验手段,再现了二元结构边坡在荷载作用下破坏过程。试验研究表明:坡面处测点的运动轨迹与水平面的夹角从坡脚到坡顶逐渐增大,同一排测点的运动轨迹与水平面的夹角从坡面到边坡内部逐渐增大;坡角附近主要是水平向位移,坡顶主要是垂直向位移,最大水平向位移发生在交界面之上边坡中部位置。分析讨论得到了交界面转角变化对上下层土体位移的不同影响。     

大断面水工隧洞下穿既有公路隧道沉降影响分析

针对某大断面水工隧洞下穿双线公路隧道工程,采用理论解方法,综合考虑大断面水工隧洞开挖引起的土层位移影响,提出了一种计算水工隧洞下穿引起上部既有公路隧道沉降位移值的计算方法。结合有限元模拟和实测数据对理论计算方法进行了可靠性验证,分析了既有双线公路隧道沉降影响范围大小及沉降位移规律。研究结果表明:三种方法所得公路隧道沉降曲线相互吻合,近似呈现正态分布,最大沉降值均位于分洪隧洞下穿轴线处;穿越引起的公路隧道下沉区域主要分布在穿越中心点两侧各23 m的范围,而在下沉区域外隧道出现局部的上浮变形;公路隧道总体沉降变形较小,结构稳定安全。     

降雨下支护时序对边坡稳定性影响离心模型试验

以某水利边坡工程为研究对象,开展多组不同开挖—支护时序边坡模型试验,分析不同支护时序条件对边坡稳定性的影响。研究表明,采用及时支护可以有效的控制坡顶处水平和竖向的位移,及时支护和未及时支护的边坡稳定系数都随着降雨量的增大而降低,并且随着入渗作用边坡稳定系数会持续下降,在相同降雨量情况下,相比于及时支护边坡的稳定系数,未及时支护边坡降低50%以上。     

陕西省引汉济渭二期工程引水叉洞施工变形特性研究

在已建引水隧洞旁新建叉洞会引起交叉段围岩和支护结构的应力释放与重分配,使得交叉段附近岩体与支护结构力学行为发生变化,影响已建引水隧洞的安全可靠性。基于引汉济渭二期工程,通过建立黑河引水隧洞与连接洞交叉段三维有限元模型,采用摩尔库伦屈服准则,研究在Ⅲ类围岩条件下,连接洞开挖、引水隧洞正常运行、预留岩塞段开挖及引水隧洞交叉段衬砌拆除等施工过程对引水隧洞位移、应力等影响。结果表明：连接洞前段开挖对引水隧洞的影响变形在0.02 mm以下,影响较小;引水隧洞正常运行时,在距交叉口20 m内范围内,岩塞体最大变形在0.08 mm内,因此预留20 m岩塞可以保证安全;预留岩塞段开挖,交叉口附近15 m范围内衬砌最大下沉变形为0.6 mm,衬砌未出现拉应力,引水隧洞结构安全;交叉段衬砌拆除后,剩余衬砌最大变形小于1.0 mm,引水隧洞衬砌受压,最大压应力在4.0 MPa以内,衬砌结构安全。     

回填方式对天然土质边坡稳定性影响分析

回填压坡是提高天然边坡稳定性的常用手段,回填方式对边坡稳定性的提高效果及工程费用影响较大,为研究不同回填方式对稳定性的影响,采用有限差分软件FLAC~(3D)对某一天然土质边坡水平、坡脚、坡腰、坡底4种回填压坡方案进行了模拟分析,研究了稳定系数、潜在滑裂面位置及坡顶位移等方面的变化规律。结果表明:回填可显著提高边坡稳定系数,同时将使坡顶位置产生向坡体内的变形趋势,回填土自身稳定性会影响到坡体潜在滑裂面位置的变化,同一回填体积下,采用坡脚回填的方式对于边坡稳定性的提高效果最好。研究结果对于天然土质边坡回填压坡方案设计具有一定的参考意义。     

河道清淤对岸坡稳定性影响分析

莆田市涵江区宫口河两侧岸坡直立,临河建筑物密集,清淤施工易造成塌岸,影响周围道路及附近建筑物稳定,采用极限平衡方法与有限差分理论研究其发生塌岸的破坏机理。结果表明,排水后的岸坡安全系数1．20,岸坡稳定。开挖至坡脚时,安全系数降至1．06,岸坡失稳。开挖后岸坡高度增加,坡率增大,坡脚土体压脚作用消失,致使岸坡坡脚沿水平方向位移19．6ｍｍ,坡顶沉降13．5ｍｍ,岸坡出现潜在滑移面,造成塌岸。采用坡脚1∶5放坡逐级清淤30ｃｍ处理措施后,坡面最大水平位移减小至5．7ｍｍ,坡顶竖向位移降至5．0ｍｍ,放坡开挖在清淤的同时,显著提高岸坡稳定性。     

顺层岩质边坡坡脚开挖稳定性数值模拟分析

顺层岩质边坡的稳定性受到多种因素影响。针对坡脚纵向开挖因素,采用有限差分软件FLAC3D对开挖过程边坡稳定性变化进行数值模拟分析。模拟结果表明,坡脚纵向开挖长度较小时,位移计算收敛;小幅度扩大纵向开挖长度时,由于边坡周围岩体的约束作用,不会发生沿层面的滑动;当开挖长度接近临界值时,边坡位移将由蠕变发展到滑移。计算结果与工程实际吻合较好,可为类似施工建设提供理论参考。     

软岩引水隧洞施工开挖过程围岩变形规律研究

以云南省滇中引水工程某段软岩引水隧洞建立实体模型,应用三维显式有限差分法程序FLAC3D对其施工开挖过程进行三维数值模拟。计算结果表明,软岩隧洞受到开挖面的空间约束效应,围岩应力逐步释放,相应围岩位移也逐渐增加;在横断面上,拱顶围岩沉降位移沿竖直径向的空间效应主要影响范围在3倍洞径(3D)左右,而拱腰围岩水平位移和拱底隆起位移在1.5D左右;掌子面向前推进过程中,掌子面的空间效应逐渐消失,拱顶、拱底位移在施工开挖面后方约2.5D~3D处趋于稳定,拱腰位移在约2D左右趋于稳定,围岩变形收敛:软岩隧洞需要及时施作初期支护,以提高围岩自承能力,限制位移的增长速度。     

隧道开挖作用下反倾层状岩质边坡变形响应分析

反倾层状岩质边坡通常较为稳定,但在开挖扰动等作用影响下容易产生较大的倾倒变形,影响工程施工与建设安全。在西南地区复杂地质条件下对此类边坡进行隧道开挖作业,易发生边坡失稳问题。为此,选取四川汶马高速某隧道进口边坡为研究对象,结合现场勘察、监测数据及数值模拟等手段对反倾层状岩质边坡在隧道开挖影响下的变形特征进行综合分析。结果表明：边坡受内部结构特征控制,隧道开挖后坡底失去支撑,各部位由下而上向临空面倾倒;倾倒体以水平位移为主,位移量值呈现中部大、四周小的态势,且受降雨量影响较大;数值模拟显示边坡在天然状态下为极限平衡状态,隧道开挖后位移由隧道洞口处向上扩展至坡顶,坡内岩体剪切破坏,在类似边坡进行隧道施工时需加强支护。     

岗黄两库取水口隧洞圆弧弯道测量控制

取水口标段是石家庄市岗黄水库供水二期工程起始段，位于岗南水库大坝坝脚，包括引水隧洞、检修闸门、竖井等分部工程，引水隧洞全长２０６m，开挖成型Φ２．６m，初砌成型Φ１．８m，１：４斜洞８９m，平洞１１７m。平洞有圆弧弯道两个，隧洞最终与泄洪洞水平打通于０＋６４０处，沿泄洪洞向下１０m，即０＋６５０处，为新建检修闸门竖井与泄洪沿竖直打通处。地上工程圆弧弯道的测量控制有小偏角等多种方法，地下圆弧弯道又如何控制呢？小偏角中角度和距离为对应关系。隧洞开挖面中心待定，角度和距离未定，直接用小偏角法有一定困难。根据…