边坡与隧道相互作用研究进展

综述了边坡与隧道相互作用的研究进展,主要内容包括边坡中隧道病害调查并以小曼萨河隧道为例分析了滑坡隧道病害状况、坡体病害与隧道变形的分类、坡体病害与隧道变形的地质结构模式、边坡与隧道相互作用的模型试验、边坡与隧道相互作用的数值研究方法及其研究发展动态。通过对滑坡隧道病害现场的调查情况以及滑坡与隧道相互作用的变形机理、模型研究以及分析方法的总结及展望,为以后的相关研究提供一些参考和思路。     

用抗滑桩整治滑坡地段隧道变形的模型试验研究

以东荣河隧道滑坡为原型，进行了无桩、桩隧间距16m和桩隧间距22m三种室内模型试验，研究了滑坡体内压力和位移的变化规律以及隧道衬砌的受力情况。在抗滑桩类型的选择、桩隧间距的确定、抗滑桩设置对隧道稳定的影响以及滑坡推力的分布型式等方面取得了一定的成果，对滑坡地段隧道变形开裂病害的有效整治具有重要意义。     

隧道-滑坡体系的研究进展和展望

在山区修建公路、铁路隧道时,常遇到隧道从滑坡体内及周边穿越的现象,这些滑坡或因隧道开挖而蠕动,而隧道因坡体滑动而产生变形、开裂等病害。研究隧道-滑坡体系的变形机理及防治技术具有重要的指导意义。自20世纪60年代以来,我国铁路和公路部门先后针对这一问题开展了科学研究和工程应用,笔者从研究历程、取得的成果、存在的问题及今后的研究方向与思路几个方面作一简要综述,希望对今后的研究和生产实践中起借鉴和指导作用。     

滑坡与隧道相互作用机理实例分析

调查结果表明,相当数量修建于滑坡中的隧道因发生程度不同的病害而影响隧道的正常应用。文章以云南元磨高速公路小曼萨河隧道为背景,结合隧道的监测工作中发现的在滑坡体中修建隧道出现的各种病害,分析滑坡与隧道之间的相互促进,相互作用的过程,揭示滑坡与隧道相互作用的机理,并对此类隧道设计和施工应注意的问题提出了一些建议。     

蠕动滑坡成因及隧道变形机理的分析

以东荣河滑坡为便,利用现场勘测,滑坡监测及室内试验结果,分析了蠕动型滑坡成因,以及酿成隧道变形开裂的机理,得出的成果对蠕动滑坡体中隧道病害的有效防治了依据。     

滑坡区隧道自锚式新型加固结构理论研究

 针对位于深厚滑坡体中隧道的加固问题,提出了利用锚索、抗滑桩只对与隧道稳定直接相关的洞周滑坡体进行抗滑及锚固处治,同时加固隧道衬砌结构,使隧道衬砌结构、抗滑桩与锚索形成一种新型的滑坡隧道自锚式加固结构体系。该加固结构将滑床作为桩和锚索稳定的支撑点,属于超静定结构。针对该加固结构体系的特点建立其物理力学模型,并采用矩阵传递法进行理论推导,得到加固结构体系的内力与位移。通过算例分析结果表明,锚索的作用使隧道边墙不利受力状态有所改善,抗滑桩对隧道底铺和衬砌的变形有所约束,可以通过锚索和抗滑桩结构,使隧道衬砌结构的受力和变形得到优化控制。     

坡体病害与隧道变形问题*

 对20世纪80年代以来中国山区铁路干线许多隧道变形实例的调查分析,系统论述了坡体病害(错落、滑坡等)地段隧道变形类型、地质结构模型、相互作用机理,并提出相应的防治技术措施。可供今后此类病害防治工作参考。     

滑坡区隧道自锚式加固结构受力变形研究

 滑坡区隧道自锚式加固结构是针对位于深厚滑坡体中隧道病害治理问题而提出的一种新型治理措施。为研究整个加固结构与滑坡土体相互作用下的受力变形规律,首先建立物理力学计算模型,采用传递矩阵法推导内力及位移的传递矩阵计算式,借助MATLAB编程计算,得到加固结构内力和位移的分布特征,然后分别对加固结构进行数值模拟计算和物理模型试验,验证理论计算方法及结果的正确性。研究结果表明：(1) 抗滑支撑桩与锚索能很好地控制隧道的位移,改善隧道的受力状态;(2) 设计中,应尽量减小锚索与水平面的夹角,并增大滑坡边界范围内锚索力的设计值;(3) 数值模拟计算和模型试验得到的隧道内力和位移分布特征与理论计算结果相吻合,验证了理论计算方法及结果的正确性。     

典型地铁隧道结构安全保护工程案例分析

结合相关典型地铁隧道结构安全保护工程案例,分析了不同地铁隧道的结构形式、工程地质条件、与基坑的相对空间位置关系、基坑支护结构设计、施工工法选择以及隧道结构安全监测对紧邻隧道结构安全的影响.分析认为:盾构隧道抵抗外部作业扰动的能力相对较低,地铁隧道结构周边地层对隧道结构的受力与变形起着先决作用,地铁隧道结构与深基坑的不同空间位置关系决定着隧道周边地层保护作用的程度.基坑支护形式设计与基坑施工时,必须充分考虑对隧道结构周边应力场的影响,以隧道结构安全的受力与变形控制为前提.     

横穿滑坡变形区隧道受力变形规律及影响因素分析

横穿滑坡变形区的隧道受力十分不利,为研究滑坡推力作用下隧道的受力变形规律,首先,建立隧道与滑坡土体相互作用的弹性围岩–隧道结构梁模型,采用传递矩阵法推导内力和位移的传递矩阵计算式;然后,通过MATLAB编程,对隧道内力和位移分布特征以及重要参数的影响进行计算分析;最后,采用物理模型试验,验证理论计算结果的正确性。研究结果表明:(1)当隧道横穿滑体较长时,隧道中部一定范围内的内力几乎为0,隧道弯曲变形程度很小,主要表现为整体位移,主要受滑坡体内的法向地基系数、滑坡推力大小及其分布形式的影响;(2)滑床内的稳定岩土体对滑体内的隧道起到"锚固"作用,隧道与滑面交界附近范围内隧道受力变形状态最差,最易发生破坏;(3)物理模型试验得到的结果与理论计算结果相吻合,验证了理论计算方法及结果的正确性。     

深部巷道块系围岩分析模型及稳定性探讨

深部岩体具有典型的不均匀、不连续的自应力块系等级构造结构。由于浅部巷道围岩应力场分析是基于连续介质力学理论,没有考虑岩体的块体特性,因而无法应用于深部巷道块系围岩的应力场分析。考虑到深部巷道块系围岩破坏类型主要表现为峰后岩块沿软弱接触面的剪切滑移破坏,通过建立深部巷道的平面应变块系围岩模型,得到了轴对称条件下岩块相互作用的解析解;分别假设岩块之间的接触满足刚塑性和Mohr-Coulomb屈服条件,推导得出上述两种屈服条件下的块系围岩模型和连续介质模型的围岩支护力的计算公式。对比分析表明:围岩块体构造特性对深部巷道施工和承载力设计计算有重要的影响;通过假设块体间剪应力与剪切滑移满足分段线性关系,得到了块系围岩径向位移,剪应力和剪切滑移量的解析表达式,引入无量纲化的深部巷道块系围岩稳定性参数λ,并得出当λ<1时块系围岩是稳定的,当λ>1时块系围岩是不稳定的。     

陡倾岩层隧道开挖力学特性研究

陡倾岩层隧道由于层状结构的存在,在开挖过程中,围岩的破坏机理与方式、围岩与结构的变形、受力等特征明显不同于其它岩体隧道。本文在陡倾岩层隧道开挖破坏机理探讨的基础上,通过三维数值模拟,对不同陡倾角条件下围岩与结构的变形、受力特征进行了计算,分析了隧道开挖力学特性与倾角的关系,提出了陡倾岩层隧道设计施工建议。计算结果表明:倾角越大,隧道发生顺层滑移破坏的概率越大,地表沉降、拱顶位移、围岩主应力随倾角的增大而增大,但拱脚位移、围岩剪应力、喷射混凝土内力与倾角并非一致性关系。     

山西吕梁孙家沟大型基岩滑坡勘察成果分析

从滑坡的地质环境入手,通过地质调绘、勘察,对孙家沟滑坡的变形破坏特征、变形破坏模式、形成机制、水文地质条件等进行了分析,得出在天然条件下孙家沟滑坡暂时处于稳定状态,在雨季降水异常集中期,岩体排水不畅形成较高的孔隙水压力,斜坡岩体就会沿滑移面发生顺层滑移,从而形成大型基岩滑坡。     

大断面小净距公路隧道现场监测分析研究

针对大断面小净距隧道的特点,对福建省鹤上隧道进行地表下沉、围岩内部位移、洞周收敛、拱顶下沉、围岩压力、衬砌内力等项目的监测工作。基于监测结果,分析该隧道围岩和支护系统的变形及受力特点,指出小净距隧道开挖影响的时空范围和隧道衬砌支护的最佳时机,并为支护体系的优化提供依据。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。     

不同围护结构变形模式对坑外既有隧道变形影响的对比分析

随着越来越多的地铁建成并投入运营,既有地下隧道受邻近基坑施工的影响及控制成为越来越重要的问题。通过建立考虑土体小应变的有限元模型,针对4种典型围护结构变形模式引起的坑外不同位置处隧道变形特点以及位移影响范围进行分析,结果表明:在围护结构最大变形相同而变形模式不同的情况下,坑外既有隧道的变形也会存在较大的差异。根据隧道拱顶拱底的竖向变形特点,可将基坑外不同位置的隧道根据其变形分为沉降区、变形过渡区及隆起区。悬臂型模式对坑外隧道的位移影响范围最小,内凸型与复合型模式影响范围基本相同,分布大于悬臂型,而踢脚型模式下范围最大。在实际工程中除控制围护结构最大变形值外,尚应根据周围环境特点合理控制围护结构变形模式,并尽可能避免出现踢脚模式变形。     

三维激光扫描进行隧道变形探测的可行性研究

针对隧道区域变形特点,研究利用三维激光扫描技术进行隧道变形探测的可行性。根据基准面与隧道内壁点云法向量及地面的关系,获取点云数据的切片,然后应用改进的ICP算法对不同测站切片数据进行配准,使用KNNS搜索算法得出隧道可探变形区域的最小面积。实验结果表明:在明确区域变形临界值的情况下,利用三维激光扫描技术可以对隧道的变形区域进行探测,对于隧道变形监测有一定的指导意义。