雁鹅山深埋公路隧道溶洞处置措施及有限元分析

针对雁鹅山深埋隧道开挖过程中揭穿大量溶洞的问题，为保证隧道施工安全顺利进行，综合分析区域内地质环境及溶洞特征，提出开挖所遇各类型溶洞处置措施。以安全风险较高的YK21+347～YK21+339区段拱顶位置较大溶洞处置方案为例建立有限元模型，分析处置前后围岩位移、锚杆轴力及塑性区变化规律，同时选择典型断面监测围岩变形情况。结果表明：溶洞处置后，围岩最大隆起位移降低83.9%,最大沉降位移降低89.5%,锚杆轴力峰值降低17.2%,溶腔洞壁及围岩塑性区范围减小，其发展得到有效控制。隧道施工安全顺利进行，证明了洞壁加固+护拱处置方案的可行性，可为类似工程提供借鉴参考。     

黄土隧道系统锚杆受力特性及长度优化分析

简要推导了Mindlin位移的黄土隧道系统锚杆轴力分布的理论解和弹塑性均质土体条件下围岩塑性区半径的理论解.以现场试验结果为依据,从拉拔力作用下系统锚杆的受力特性和锚喷支护中系统锚杆中性点的轴力两个角度出发,分析了黄土隧道中系统锚杆的受力特性及长度优化问题.     

浅埋偏压隧道边坡稳定性分析

基于有限元软件建立三维弹塑性模型，依托某隧道边坡工程，探讨了"锚杆+抗滑桩"联合支护参数对边坡稳定安全系数以及最大剪应变的影响，进而得到最佳支护方案。通过现场监测结合数值模拟，对比了有无该支护方案下边坡及隧道的围岩变形特征，利用抗滑桩应力与锚杆轴力的分布特征，再次明确该方案的支护效应。结果表明：最佳支护方案为方案A （抗滑桩14 m、锚杆14 m），支护后的边坡安全系数显著提高，抗滑桩与锚杆相比对边坡的安全系数影响更大；相较于无加固工况，联合支护下边坡的水平位移与竖直位移显著降低，土体变形区范围明显缩小；抗滑桩体主要承受压应力，最大值出现在桩中部，总体呈现"中端大，上下两端小"的分布模式；锚杆轴力随着锚固深度增加呈现线性减少趋势；隧道变形实测数据与数值模拟结果基本吻合，联合支护方案对控制隧道变形有显著效果。     

公路隧道正交下穿边坡与软弱夹层围岩稳定性分析

为分析山岭地区公路隧道-正交体系下，围岩内含软弱夹层导致施工过程易发生衬砌变形开裂甚至隧道塌方等问题，以某隧道边坡拟扩建公路为工程背景，基于抗拉剪强度折减法理论，采用FLAC^3D有限差分软件，研究不同边坡坡度和隧道埋深对该隧道-边坡围岩稳定性和安全系数的变化规律。结果表明：随着边坡坡度的不断增大，围岩最大剪切应变数值和分布范围逐渐增大，塑性区范围不断增大，围岩稳定性安全系数不断减小。随着隧道埋深的增大，围岩最大剪切应变数值先增大再减小后增大，但剪切应变范围不断增大，塑性区范围不断增大，围岩稳定性安全系数呈现先减小再增大。当无软弱夹层时计算的安全系数最大，当存在软弱夹层时，采用非同步折减法理论计算的安全系数比同步折减法较高。     

隧道洞口古滑坡堆积体边坡综合加固治理技术研究

为保证隧道安全进洞施工,须对隧道洞口人工取土扰动的古滑坡堆积体边坡进行综合加固治理.通过理论计算对抗滑桩、锚杆-锚索框架梁、坡脚回填反压等加固治理方案进行设计,利用Flac3D软件分析了堆积体治理前后的稳定性,对支护结构相关参数进行了优化,并对综合治理效果进行了评价,形成了一套较完整的隧道洞口堆积体综合治理技术.研究结果表明:优化的综合支护措施相比单一支护措施显著提高了边坡稳定性,且满足规范及边坡进洞安全要求,抗滑桩尺寸和距坡顶距离、锚索施加预应力值对边坡稳定性影响较大,此外,结合工程实际采用减一跨桥台增设路基的方案,实现边坡反压,提高洞口边坡稳定性.现场监测数据表明,经过综合加固治理后的古滑坡堆积体边坡满足规范要求,保证了隧道安全进洞施工.     

松散地层隧道进洞段管棚注浆加固效应分析

依托江西萍莲高速莲花隧道,建立考虑松散地层隧道进洞段管棚注浆加固效应的隧道开挖三维有限元计算模型,实现不同管棚注浆加固参数对隧道开挖稳定性影响的定量分析,在数值计算过程中研究注浆加固区力学参数(弹性模量、黏聚力)、管棚间距、注浆半径等因素对隧道稳定性的影响,并将研究成果应用于依托工程中,验证数值计算结果的正确性。研究结果表明:在隧道进洞段,隧道拱顶区域与掌子面前下方区域存在塑性区,上述2个区域为隧道进洞开挖过程中最易失稳的区域;管棚注浆加固可有效限制围岩变形,降低围岩体积应变,且管棚注浆加固区可有效隔离拱顶区域的围岩塑性区,有利于保证隧道拱顶安全;在整个管棚注浆加固长度内,管棚最大沉降量出现在隧道开挖掌子面附近;管棚最大沉降量的绝对值与注浆加固区弹性模量及注浆半径负相关,而与管棚间距正相关,但管棚间距对管棚最大沉降量的影响程度相比其他2个因素小。     

松散地层隧道进洞段管棚注浆加固效应分析

依托江西萍莲高速莲花隧道,建立考虑松散地层隧道进洞段管棚注浆加固效应的隧道开挖三维有限元计算模型,实现不同管棚注浆加固参数对隧道开挖稳定性影响的定量分析,在数值计算过程中研究注浆加固区力学参数(弹性模量、黏聚力)、管棚间距、注浆半径等因素对隧道稳定性的影响,并将研究成果应用于依托工程中,验证数值计算结果的正确性。研究结果表明:在隧道进洞段,隧道拱顶区域与掌子面前下方区域存在塑性区,上述2个区域为隧道进洞开挖过程中最易失稳的区域;管棚注浆加固可有效限制围岩变形,降低围岩体积应变,且管棚注浆加固区可有效隔离拱顶区域的围岩塑性区,有利于保证隧道拱顶安全;在整个管棚注浆加固长度内,管棚最大沉降量出现在隧道开挖掌子面附近;管棚最大沉降量的绝对值与注浆加固区弹性模量及注浆半径负相关,而与管棚间距正相关,但管棚间距对管棚最大沉降量的影响程度相比其他2个因素小。     

隧道施工中围岩应力和变形探讨

运用FLAC3D建立了某一隧道三维地质模型并进行了分析。隧道开挖后,围岩应力进行了重新分布,拱顶、拱底、两侧边墙出现了应力集中现象,拱顶、拱底竖向位移较大;粘聚力c的大小对塑性区的范围影响很大,而泊松比μ和内摩擦角φ对塑性区范围的影响较小。研究能有效地对隧道开挖过程中围岩的应力、位移、塑性区进行预测,以降低隧道施工风险,确保施工安全。     

降雨入渗对隧道下穿路基段边坡变形稳定性的影响分析

隧道下穿运营高速公路路基边坡施工扰动造成既有路基边坡的松动和变形,降雨入渗引起的下滑力增加和滑面抗剪强度的降低进一步加剧了边坡的变形,考虑降雨入渗和隧道下穿施工影响的路基边坡稳定性分析及确定合理、可行的加固方案对确保路基边坡的稳定性尤为重要.以贵阳轨道交通1号线下麦西地铁隧道下穿运营高速公路路基边坡工程为背景,考虑雨水入渗条件下隧道施工扰动对边坡稳定的影响,基于路基边坡土体的土-水特征曲线特性构建非饱和土体的流固耦合计算模型,分析雨水入渗条件下扰动路堤边坡的位移、塑性区特性和路堤边坡的安全性,分析结果表明降雨入渗对含软弱夹层的路基边坡稳定性影响显著,造成路堤边坡沿该弱面的塑性区贯通;考虑降雨的影响,经历降雨影响后的边坡安全系数降低,低于原边坡的安全系数,因此对受临近施工扰动的边坡需要考虑不同降雨次数后边坡安全性的累积作用.考虑降雨对扰动路堤边坡的影响,对比分析了锚索和抗滑桩加固措施对边坡滑移的控制效果,建议并实施了路堤边坡的施工,取得了良好效果.     

某超大断面高铁隧道出口段失稳分析与加固处置措施

隧道的进出口边坡稳定性问题常是隧道工程建设中的关键问题,施工中容易发生仰坡坍塌、衬砌变形等不良地质现象。以某超大断面高铁隧道出口段发生滑坡为工程实践,首先列出该隧道出口段不良地质现象变形特性,然后分析了该滑坡一隧道相互作用机理以及该失稳现象的成因,根据现场实测数据判断该失稳处于加速变形阶段,应采取紧急加固措施;通过截水排水工程、明洞与明暗交界处加固、边仰坡加强防护措施保障了隧道安全施工,现场实测数据说明该加固方案思路是正确的,为类似工程实践提供借鉴。     

基于流固耦合效应隧道下穿施工围护桩变形研究

针对处于富水地层中的隧道下穿地下通道工程,采用流固耦合分析方法,研究在渗流场作用下下穿施工对地下通道围护桩沉降和轴力的扰动规律,同时还考虑壁后注浆加固对围护桩稳定性的影响.结果表明:隧道贯通后,桩体受到影响,发生了应力场与位移场的变化,沿桩深方向的竖向位移分布较为一致,并且首先掘进距桩体较近的隧道会对桩体造成更大的变形影响;沿桩身方向自上而下水平位移逐渐增大,增量幅度也在缓慢增加;隧道开挖不会对围护桩轴力分布产生显著的影响.     

地震作用下坡面形态对土质边坡锚杆轴力影响

基于有限差分软件FLAC3D,探讨了地震作用下坡面形态对土质边坡稳定性与锚杆轴力的影响。研究表明：锚杆能有效改善边坡的抗震性能;凹形坡和平直坡坡面永久水平位移均随高程增大呈先增大后减小再增大的趋势,最大永久水平位移均发生在坡脚附近,而凸形坡坡面永久水平位移随高程增大呈持续增大的趋势;凹、凸和平直坡锚杆轴力变化规律一致,均沿锚杆杆长呈“人”字形曲线分布,即呈中间大两头小分布,在滑动面对应处的锚杆轴力最大;平直坡和凸形坡不同锚杆轴力峰值均随高程增大而逐渐减小,而凹形坡不同锚杆轴力峰值均随高程增大先减小后增大;凹、凸形边坡的锚杆轴力峰值均随坡面曲率半径减小而增大,说明凹、凸边坡坡面曲率半径越小,亦即凹、凸边坡的凹、凸起程度越大,边坡越不稳定。该研究可为相关边坡锚固支护提供参考。     

浅埋偏压隧道进洞施工围岩稳定分析

针对破碎岩体浅埋偏压隧道围岩稳定性问题和进洞工法的取选,选用ABAQUS有限元软件对广西岭顶隧道分别采用三层台阶法、中隔墙法和双侧壁导坑法施工进行数值模拟研究,分析不同施工方法下围岩及支护结构的应力、应变及塑性区分布变化等情况.结果表明:由于隧道存在明显的浅埋和偏压作用,进洞适宜采用中隔墙法和双侧壁导坑法施工作业,能较...     

二元结构岩土基坑“吊脚桩”支护设计数值分析

在山地丘陵地区,上层是土体、下层是岩体的岩土二元结构基坑非常普遍。针对此类基坑支护中常用到的“吊脚桩”的设计和施工特点进行有限元数值模拟与分析,研究了其设计方法及其安全稳定性、桩体嵌岩深度、桩脚处锚杆轴力和预留岩肩宽度等各种影响因素。分析结果表明：此类基坑设计对上层土体按传统设计计算方法进行设计施工时能够保证上层土体开挖基坑的稳定性;增加嵌岩深度或增大桩脚处锚杆预应力都能有效地控制下层岩体开挖时基坑的稳定和变形,锚杆预应力为主要控制因素,施工中要注意对其轴力进行监测;预留岩肩宽度越大,支护桩位移越小,当该宽度大于某定值时,其变化对位移和弯矩的影响作用将不再明显。     

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。     

应力剪胀对浅埋隧道稳定性系数的影响

考虑剪胀对隧道围岩稳定性的影响,对浅埋圆形盾构隧道、浅埋两车道公路隧道和浅埋双线铁路隧道在围岩发生塑性流动时进行力学特征分析。分析圆形盾构隧道围岩的位移,塑性区分布和最大剪切应变率;计算圆形断面、双线铁路隧道、双车道公路隧道等3种不同断面形状隧道的稳定性系数,分析剪胀角对围岩稳定性系数的影响。研究结果表明：剪胀角对围岩位移的影响存在一个临界值;在围岩发生塑性流动时,塑性区随着剪胀角的增大而逐渐增加;剪胀角对围岩剪切破坏带和围岩稳定性系数都有较大影响;随着剪胀角的变化,隧道临界稳定系数也发生变化。     

静载与循环荷载作用下的锚杆拉拔数值模拟分析

为研究土层锚杆在静载与循环荷载作用下的锚固机理。采用FLAC3D有限差分软件建立单根锚杆拉拔计算模型,对静载与循环荷载作用下锚杆不同位置的轴力及水泥砂浆-土体界面剪应力及其分布规律进行数值模拟研究。静载作用下锚杆数值分析结果表明:锚杆顶端的轴力最大,并且沿着锚固深度呈逐渐减小趋势;随着拉拔力增大,界面剪应力峰值沿锚固深度移动,土层锚杆两端界面发生塑性破坏;锚杆周围土体位移逐渐增大,且土体发生位移的区域传递到到远离锚杆的区域。循环荷载作用下锚杆数值分析结果表明:正弦波的频率与幅值对界面剪应力有较大影响,界面剪应力沿着锚固深度呈先增后减的趋势。在锚固长度的1/10处,界面剪应力达到峰值,锚固体两端的界面剪应力较小,锚固体两端发生塑性破坏。     

公路岩质高边坡稳定性及支护分析

为探究边坡开挖加固时稳定性变化特征,依托公路岩质高边坡治理工程,运用MIDAS GTS建立高边坡三维模型,对开挖前及开挖不同阶段边坡的变形及稳定进行了对比分析。结果认为:经过分阶段开挖后的边坡,由于坡体自重的减小,坡体位移发展呈减弱态势,边坡整体稳定性增加;在仅采取框格梁支护后,坡体水平位移量远小于原始状态的边坡位移量,但大于坡体开挖完毕后的水平位移量;在框格梁的基础上增设预应力锚杆后,预应力锚杆的介入极大限制了边坡变形,使得坡体水平位移进一步减小;框格梁+预应力锚杆加固岩质边坡可以有效保证边坡的稳定性,建议在施工过程中加强边坡变形监测,确保工程安全。     

牛头山黄土隧道的施工安全评价

为了研究牛头山黄土隧道施工过程的安全性,借助于ANSYS软件和强度折减法,采用上下台阶法,对牛头山黄土隧道的施工过程进行了数值仿真,得出了该黄土隧道的施工安全系数,分析了施工过程中围岩的塑性区分布.结果表明该黄土隧道的围岩塑性区主要分布在隧道曲墙两侧附近,施工安全系数为1.873,符合工程质量要求,从而定量评价了牛头山黄土隧道的施工安全性,为保证牛头山黄土隧道的正常施工提供了参考.     

浅埋偏压不同跨径小净距隧道合理净距及加固措施研究

以新疆乌尉高速上新光隧道为对象,研究不同跨径小净距隧道的合理净距与加固措施。运用MIDAS GTS NX软件建立隧道有限元模型,分析中夹岩在不同净距隧道工况下的水平位移、竖向位移、塑性区以及其竖向应力分布情况,确定小净距隧道的合理净距范围,并对中夹岩柱采用小导管注浆加固。结果表明：中夹岩的竖向应力曲线呈凹字形分布,其竖向应力集中分布在左右洞的拱腰位置处,而在连线中点位置的应力分布则较小。拱顶和地表位置的沉降均在沉降预留量150 mm之内。小净距隧道的合理净距为1B～2B,上新光隧道出口段的净距为15.4 m,符合小净距隧道的设计值。通过使用小导管注浆加固的措施对中夹岩柱进行加固,可增强其稳定性和整体性,从而减小围岩的形变量。