黏土盾构隧道开挖面被动破坏研究

盾构隧道施工中控制合理的开挖面支护压力是维持开挖面稳定安全的关键。为了研究黏土盾构隧道开挖面被动破坏的机理,通过采用考虑分段掘进和开挖卸荷引起土体强度折减的模拟方法分析黏土隧道开挖面由于支护压力过大引起的前部土体被动破坏模式、塑性区发展及相应地层位移,并探究隧道埋深、直径、土体性质等因素对开挖面被动极限支护压力的影响规律,结合离心模型试验确定开挖面被动极限支护压力合理控制范围。结果表明:①当开挖面支护压力逐步增大时,前部土体受挤压呈现铲形位移破坏模式,同时由于冲切作用在开挖面周围形成环状塑性区,开挖面前部纵向土体位移随着到开挖面距离的增加总体呈现先增大后减小至稳定的趋势,深层断面横向土体位移则近似符合正态分布曲线形式;②埋深和直径增大会不同程度地引起极限支护压力增大,土体性质对被动极限支护压力影响的敏感程度依次为弹性模量、内摩擦角、泊松比和黏聚力,建议被动极限支护压力控制范围为1~1.9倍的静止土压力。研究成果可供黏土盾构隧道施工控制参考。     

基于随机场理论的盾构隧道地表变形研究

在对地铁隧道开挖引起的地表变形研究中,通常将土体假定为均质各向同性材料,这与实际土体性质的随机性和不确定性不符。为此,利用随机场的计算机模拟和Monte-Carlo策略,以确定性分析为基础开展随机分析,研究土体弹性模量空间变异性对盾构隧道地表变形的影响。结果表明,考虑土体弹性模量空间变异性后,地表变形曲线仍符合高斯分布规律,与实际工程一致;土体弹性模量的随机性对地表变形程度和范围有重要影响,这与确定性分析有很大不同。     

开挖方式对山岭隧道稳定性影响研究

以某小净距山岭隧道建设为例,采用有限元数值模拟手段分别建立了三台阶七步法、单侧壁导坑法、双侧壁导坑法三种施工方法的数值模型,并从位移、应力和塑性区方面进行了分析介绍,得到以下结论:采用三台阶七步法时拱底隆起量和拱顶沉降量最大,其次是单侧壁导坑法,最小的是双侧壁导坑法;采用双侧壁导坑法时拱顶位置处主应力最大,其次是单侧壁导坑法,最小的是三台阶七步法;采用三台阶七步法时隧道开挖以后围岩应力释放较大,围岩变得较为松散,且拱底围岩易出现应力集中,容易发生岩爆等危险;采用双侧壁导坑法施工时围岩塑性区最小,其次是单侧壁导坑法,最大的是采用三台阶七步法。最后,通过对比可知该工况下采用双侧壁导坑法时隧道的稳定性效果最好,采用三台阶七步法时效果最差。     

川主寺隧道开挖对古滑坡稳定性的影响

西南地区公路——川主寺隧道的工程地质勘察中,在详细分析隧址区工程地质条件的基础上,采用三维快速拉格朗日差分法FLAC3D对该隧道开挖后古滑坡稳定性的影响进行模拟,对开挖后隧道围岩和边坡的应力场、位移场及塑性区特征进行分析,得出隧道洞身段开挖对古滑坡的稳定性影响不大,而洞口段隧道开挖易诱发古滑坡局部解体复活的评价结论。     

基坑开挖对既有盾构隧道与地层的影响分析

针对黄土地区基坑开挖对下伏既有盾构隧道影响及其安全评价,采用有限差分法数值软件,结合实际场地的水文地质和工程地质条件,建立三维数值模型,进行施工过程的数值模拟与既有线路安全评价。研究结果表明,基坑群开挖对盾构下伏既有隧道影响较大,基坑构筑物施作时既有隧道变形减小,基坑群采用不同步开挖将有利于减小对下伏既有隧道的影响,并针对不同施工阶段的既有盾构隧道变形进行安全评价分析,认为这种工法与加固措施满足既有盾构隧道变形控制要求。更多还原     

富水岩质隧道开挖稳定性分析

为了对富水区岩质隧道开挖的安全范围进行研究,基于弹性多孔介质和Ｂｉｏｔ－Ｗｉｌｌｉｓ理论模型,考虑开挖过程中渗透系数变化,建立隧道开挖三维流固耦合模型,并以此对重庆花阳隧道的开挖稳定性进行分析。通过不同的开挖距离（步长）将中间迭代过程中的应力结果嵌入到流体模型的孔隙水压力中,实现流固耦合作用下隧道动态开挖过程稳定性分析。结果表明:在隧道富水段,原位应力增大是由孔隙水压力产生的,距离富水段开挖前１０ｍ和开挖后３０ｍ是应力、位移发生突变的区域,突变率将近５０％,在开挖富水隧道时,应在安全范围内对隧道进行加固,保持隧道的稳定性。论文成果可为隧道现场灾害治理提供参考性意见。     

岩坡关键块体稳定的概率分析

本文结合某工程船闸边坡开挖方案及实际地质资料,在考虑结构面倾角、倾向二维正态分布特性条件下,通过将块体理论与力学的、概率的分析手段结合起来,提出了一种计算某类块体成为关键块体及其稳定性满足特定要求的概率大小的方法。利用这种方法对岩体中一组结构面进行了具体分析。计算结果表明,该方法可以作为一种从概率角度评价开挖面上块体稳定性的新途径。     

考虑渗流影响的隧道开挖支护力分析

在计算富水地层中隧道开挖稳定性时,同时考虑开挖面空间效应与渗流场效应具有重要意义,可更加贴合实际施工情况。为了研究在二者同时作用下,隧道稳定性的变化规律,基于统一强度理论推导了考虑渗流体积力影响的隧道开挖弹塑性解答。并运用Ｈｏｅｋ拟合方程求解了空间效应影响下隧道的洞壁位移,以此建立了因空间效应而产生的围岩附加位移场、应力场力学模型。进而推导出了在渗流影响下,开挖隧道时渗流体积力、支护阻力、径向位移与掘进面间纵向距离的关系式。根据隧道径向位移以及支护阻力的变化规律,对实际施工中支护时机的选择提供了一定参考。结果表明:在考虑渗流体积力影响时,空间效应作用下的支护结构所受压力较小,可适当提前支护时机,充分发挥支护结构作用,从而有效降低围岩变形,有利于隧道保持稳定。     

基于分项系数法对拱坝抗滑稳定的分析

在拱坝抗滑稳定计算中,有限元法缺乏与计算方法相配套的稳定度判别标准,计算结果因人而异。通过对极限状态设计表达式变形处理,提出一种新的分项系数有限元方法即有限元强度储备系数法及配套的判别标准,并以某工程为例进行分析。结果表明,用有限元强度储备系数法计算结构的整体安全系数与刚体极限法结果一致,该拱坝拱座稳定、安全。分项系数法采用了5个分项系数,反映了建筑物不同等级、不同设计状况下对稳定性的要求,真实反映了影响拱座稳定的因素,计算更接近实际。     

基于随机介质理论分析盾构隧道开挖引起的地表沉降

有效预测并合理控制隧道开挖引起的土体变形和沉降、减小对周围土体及建筑物的影响对实际生产具有重要的现实意义。应用随机介质理论简化公式,基于上海虹梅南路隧道西线地表沉降监测数据,通过反分析计算的方法得到隧道开挖导致的断面收敛面积ΔA及主要影响角tanβ,并对这两个主要参数与隧道埋深或相对埋深之间的关系进行了研究。结果表明:计算值和实测值较吻合,对于浅埋隧道,ΔA的取值较大且较离散;随着隧道埋深的增加,当隧道埋深大于20m时,ΔA的取值较稳定,且大部分处于0.2~0.4m^2之间。tanβ随着埋深或相对埋深的增加,整体呈现出增加的趋势,tanβ与埋深大致满足tanβ=0.035z-0.098的关系。     

基于稳定域及条件概率的暂态稳定不确定性分析

以随机变量可信区间内最严重的取值为基本工况，利用稳定裕度及其灵敏度分析技术计算连续参数空间中的稳定域边界;根据概率分布密度函数，计算不确定工况处于该稳定域内（或其外）的联合概率，得到系统稳定（或失稳）的概率。在分析不同的2维参数稳定域的基础上，给出由负荷水平、故障位置与故障切除时间构成的3维参数稳定域。同时，采用条件概率方法处理电网拓扑、故障元件和故障类型等离散型随机变量。将条件概率方法与稳定域方法相结合，计算电力系统的失稳概率。定义新的风险指标来评估失稳风险。对IEEE 39节点和山东500 kV系统的仿真表明该方法具有较好的实用价值。     

基于非线性抗剪强度指标的面板堆石坝坝坡稳定有限元分析

面板堆石坝坝坡稳定分析的关键是如何合理选择堆石材料的抗剪强度指标,以及如何选用能合理反映坝坡失稳破坏机理的抗滑稳定分析方法.本文结合工程实例,以面板堆石坝坝坡稳定安全系数为研究对象,通过与按线性抗剪强度指标计算结果的比较,研究论证了采用非线性抗剪强度指标的合理性.在采用非线性抗剪强度指标的前提下,通过与传统的刚体极限平衡法计算结果的比较,分析说明了有限元法计算结果的准确性与合理性.结果表明,对于面板堆石坝的坝坡稳定问题,采用基于非线性抗剪强度指标的有限元方法可以获得更为合理的结果.     

围岩稳定状态的测定方法

南水北调工程将要开挖大量的地下工程,可是确定围岩的稳定性状态至今仍是地下工程研究的关键难题之一,即使进行了现场监测,也难以判定围岩的稳定状态.以自承载能力是决定围岩稳定性的主要因素为依据,在深入分析现场实测资料的基础上,开展了反映围岩变形特点的平面应变试验,综合建立了围岩扩容率与其自承载能力的关系模型,以期在现场监测结果与围岩稳定状态之间架起桥梁.     

基于屈服体积比的拱坝整体稳定尖点突变模型

利用突变理论,建立拱坝整体稳定尖点突变模型,用坝体屈服体积比作为失稳考察量,实现拱坝稳定性态的量化判别.工程实例表明:坝体屈服体积比能够反映拱坝的整体稳定性态,可以有效避免已有稳定分析方法中人为因素的影响,评判结果唯一,评价结果与已有评价方法所得结论一致.     

坝体宽高比对面板堆石坝变形特性的影响分析

基于三维有限元数值分析,对比了4个不同坝体宽高比面板堆石坝的变形特性,探讨宽高比对面板堆石坝变形特性的影响。结果表明,坝体沉降和上游面法向位移受宽高比影响较大,坝体轴向位移受宽高比影响较小。当宽高比小于3.0时,受河谷拱效应和地基约束的影响,坝体沉降和上游面法向位移随宽高比增大而增大,宽高比越小,河谷拱效应和地基约束作用越明显;当宽高比大于3.0时,河谷拱效应和地基约束较弱,坝体沉降和上游面法向位移对宽高比并不敏感。更多还原     

盾构掘进穿越海堤稳定性分析与工程控制措施

结合盾构穿越工程实例,对海堤沉降变形和整体抗滑稳定系数进行计算和分析。结果表明:海堤最大沉降为9.2 mm,穿越位置海堤整体抗滑稳定系数略有降低,但满足规范要求的抗滑稳定安全系数,在正常施工条件下,不会造成海堤整体失稳。为消除沉降对堤身土体的密实度和防渗性能的不利影响,宜对受影响的区域土体进行灌浆加固。更多还原     

南腊河电站岩质高边坡稳定性分析及坡比选择

南腊河电站位于西双版纳州勐腊县西部,澜沧江—湄公河一级支流南腊河下游,为坝后式电站,装机16 MW,坝体为重力坝,坝高45 m,于2000年投产发电。工程区所在河道河流自东而西,水面宽25~35 m,河道顺直,河谷呈“V”型,自然坡度左岸上部为45°~55°,下部呈陡崖,右岸坡度一般40°~50°     

玻璃纤维锚杆注浆加固掌子面效果研究

通过abaqus有限元方法模拟长江中下游地层和地质条件下破碎围岩浅埋隧道开挖过程,对加筋玻璃纤维锚杆注浆技术加固掌子面前后分别建立模型并进行对比分析强化结果,研究表明:玻璃纤维锚杆注浆加固能较大程度提高掌子面前方核心岩土体的黏聚力c、内摩擦角φ、弹性模量E和抗剪强度τ,加固后地表沉降减少了约20%,拱顶沉降量减少20%,掌子面纵向位移约30%,水平收敛减小10%,有效提高长江中下游地层和地质条件下破碎围岩浅埋隧道掌子面及其周围围岩的稳定性。     

钢筋石笼的空隙率对其稳定特性的影响

钢筋石笼是截流、堵口和护岸工程中常用的一种人工材料,探索钢筋石笼的稳定性机理对指导其合理应用具有重要的意义。为研究空隙率对钢筋石笼稳定性的影响,针对不同形状及不同空隙率的钢筋石笼进行了起动试验,拟合提出了考虑其空隙率的钢筋石笼起动流速公式,对块体抗冲流速经典公式进行了补充和完善。研究表明:在其它影响因素相同的情况下,钢筋石笼的空隙率越大越稳定,且不同形状的钢筋石笼的稳定性有所不同。最终得到了包含大小、密度、形状、相对粗糙度等因子的钢筋石笼起动流速计算公式,经试验验证该公式具有较好的计算精度。