基于应变软化模型的软岩高边坡过程稳定性研究

为了研究软岩边坡开挖过程中及支护后的稳定性变化规律,基于应变软化模型采用FLAC3D软件对边坡开挖过程中的变形、塑性区分布、安全系数的变化以及采取不同处治措施的支护效应进行计算分析.研究结果表明:用FLAC3D软件建立的应变软化模型能够较好地反映软岩边坡应变软化特性；在软岩边坡开挖过程中,铅直位移和水平位移呈现出逐渐增大的趋势,各特征点铅直位移总体上大于水平位移;边坡剪切、张拉塑性区分布主要集中在边坡表层2～4 m范围内;在开挖过程中,边坡安全系数逐渐降低；采用全长注浆锚杆对边坡进行支护能有效控制边坡变形,且安全系数降低.     

块体单元法在龙滩边坡开挖与加固分析中应用

龙滩工程右岸坝肩边坡高近300 m,且地质条件复杂.针对边坡中特定岩石块体的稳定性分析表明,在开挖过程中,边坡局部部位,特别是小块体和中块体所在部位,稳定安全系数不足.利用弹粘塑性块体单元法,对龙滩右岸坝肩边坡的开挖和加固进行了分析,所建立的块体单元计算模型对边坡复杂的开挖过程和加固措施进行了有效的模拟.计算结果显示各开挖步位移变化趋势和典型结构面屈服区分布合理;支护措施控制边坡变形效果明显,同时,相对于无支护情况下,各特定块体在各计算工况下稳定安全系数均有所提高.研究表明弹粘塑性块体单元法应用于岩石工程具有有效、适用和方便的优点.     

浅埋油气管道隧道施工对潜在滑体稳定性影响分析

结合中缅油气管道某隧道洞口边坡的工程特征,采用现场调查、数值计算和原位监测等方法系统研究浅埋油气管道隧道施工对潜在滑坡体稳定性影响,详细分析了隧道开挖前后坡体塑性区的分布特征,提出加固措施并对施工期及工后坡体表层和深部位移进行长期监测.结果表明:隧道开挖导致塑性区的分布向边坡中下部转移,最大剪切应变增至开挖前4倍,坡体滑动风险增大;提出了拆迁坡脚房屋、修筑截排水沟、封堵地表裂缝和优化隧道施工工艺的加固方案;位移监测结果表明,坡体在施工期间呈蠕动变形状态,工后水平累积位移逐渐收敛,坡体基本稳定.     

基于单元安全系数法的浅埋隧道三台阶法开挖进尺优化

为进一步研究浅埋隧道三台阶法开挖进尺问题,以鹅岭隧道为工程背景,采用FLAC^3D有限差分法数值模拟软件建立了隧道三维稳定性分析模型,模拟了4种开挖方案,并引入单元安全系数法,计算了隧道围岩各区域的安全系数,分析了隧道围岩潜在的破坏形式,确定了三台阶法合理的开挖参数。通过对比分析围岩的安全系数、位移、应力、塑性区可得,上台阶开挖长度越长,中、下台阶开挖以及前方土体对隧道工作面的挤压越小,越有利于隧道开挖面的稳定性;而台阶越长,支护间隔越长,支护效果就越差,安全系数就越小,隧道围岩的失稳风险就越大。在施工过程中,隧道最危险的部位为拱脚与拱底处,建议采取方案一进行开挖,各台阶之间为不同步开挖,且预留核心土,上台阶开挖长度宜为5～10 m,开挖进尺宜为0.5～0.6 m。     

隧道爆破开挖对洞口段边坡稳定性研究

为分析隧道爆破对洞口段边坡稳定性影响,以武靖高速第三合同段矮子寨隧道工程为依托,利用FLAC3D软件模拟隧道爆破开挖施工过程,并计算分析爆破施工对邻近边坡稳定性的影响,对存在失稳状态的边坡采取有效的支护措施,确保施工过程中隧道洞口边坡安全稳定.研究结果表明:隧道爆破施工产生的振动效应会极大降低邻近边坡的安全系数,并且会加大边坡地表位移沉降;锚杆支护有助于提高振动荷载作用下处于失稳状态下的边坡稳定性.     

深埋公路隧道围岩稳定性中强度折减法的应用

以强度折减法为原理,建立大连南部滨海大道东端桥隧工程三车道有限差分模型,综合考虑特征部位位移突变、计算数值不收敛和塑性区出现"类贯通区"这三个条件,分析开挖后考虑支护与不考虑支护的围岩安全系数,从而可以定量的评价该隧道围岩的稳定性.利用FLAC3D软件内嵌的FISH语言,自编相应的计算程序实现强度折减法,验算三车道大断面公路隧道在采用三台阶预留核心土法、导洞法、单侧壁导坑法和双侧壁导坑法不同开挖方法下的安全系数.研究结果表明:双侧壁导坑法的安全系数高于其他三种开挖方法,说明此种方法较为安全.     

片麻岩大断面双洞隧道施工的动态特性

以兰州市北环路大断面双洞隧道工程为研究背景,采用台阶法进行施工,以ADINA有限元软件为计算平台,建立隧道开挖数值模型,对片麻岩大断面双洞隧道模型进行分析:研究地表位移、围岩位移与内力、锚杆轴力的特点及其变化规律.结果表明对片麻岩大断面双洞隧道采用台阶法施工时,分步开挖对地表竖向位移较水平位移影响大,最大竖向位移值为10.71mm,位于双洞隧道间岩柱上方;上、下台阶土体开挖会对隧道围岩位移及等效应力产生较大影响,应及时进行拱顶初期支护;锚杆轴力集中分布于边墙部位,且沿其辐射方向呈现不断减小的趋势,应对边墙部位锚杆进行加强处理.     

深埋特长公路隧道围岩稳定性数值模拟分析

文章以财神梁隧道出口的典型断面为基础进行建模,采用有限元方法,分析在不同的开挖方法（台阶法开挖和全断面）情况下围岩稳定性,通过调整参数,研究围岩应力场和位移场分布与变化的规律,分析其中各种物理、力学因素以及支护结构的受力变化和变形情况,来判断围岩的稳定性,以指导隧道更好的设计和施工。     

连霍高速杏花村1号大跨扁平超大断面隧道开挖方案研究

为研究大跨扁平超大断面隧道围岩和支护结构受力变形影响,以连霍高速杏花村1号隧道为工程背景,采用有限元软件FLAC3D对V级围岩进行数值模拟,对双侧壁导坑法和三台阶四部开挖法在隧道开挖时的位移、塑性区、初期支护应力的影响规律进行了研究,提出适用于大跨扁平超大断面隧道不同地质条件下安全经济的开挖方法。对比分析结果表明：隧道开挖时,采用三台阶四部开挖法的隧道拱顶位移、临时支护结构的应力、隧道岩体周边位移较采用双侧壁导坑法大。双侧壁导坑法安全性更高,对围岩位移的控制效果更好,为今后此类工程的施工提供经验和理论指导。     

隧道洞口段边坡开挖稳定性及加固设计

依托庙岭隧道实际工程,基于Hoek-Brown准则并通过数值模拟重点分析隧道开挖对洞口段边坡的扰动影响,获得了边坡滑移的危险区域及锚固影响范围,对锚固设计方案进行了优化.研究结果表明:隧道开挖之前坡体应力变化场比较均匀,主要是水平向的位移为主,位移主要集中在断层破碎带周围,在边坡上亦有一定范围的潜在滑移面,尤其是在断层破碎带的影响下,可能产生较大地表沉降及沿坡体向下滑移趋势;锚固支护方案较好的减小了边坡的变形量,边坡在隧道开挖过程中存在一定范围的开挖扰动区域与锚固影响区域,开挖扰动区域大约在开挖面周围50 m内,锚固影响范围一般在15~45 m;在高应力范围的基岩中,可以适当调整锚杆作用方向来加固土体、优化设计.     

基于FLAC3D模拟隧道有无支护应力与位移演化特征

为确保隧道断面围岩稳定,保证隧道开挖顺利,基于某隧道工作面为研究背景,通过FLAC3D数值模拟软件,模拟隧道断面围岩开挖后无支护措施,及施加挂网喷浆结合锚杆支护后的围岩塑性区、应力及位移的分布情况,并结合Hoek-Brown准则分析隧道围岩有无支护的破坏条件,分析隧道断面稳定性。结果表明:当隧道开挖,围岩未施加支护,围岩四周位移量较大,岩体应变范围较广,严重影响隧道断面围岩稳定性;当隧道边开挖边支护,围岩施加挂网喷浆结合锚杆支护后,应力及位移得到较大改善,实现了对围岩有效控制,确保隧道断面顺利通过,为相似地质条件隧道围岩支护提供借鉴。     

基于强度折减法的河岸边坡稳定性及加固分析

基于有限元强度折减法,通过ANSYS数值模拟软件,采用与摩尔-库仑相匹配的DP3准则,对徐州市奎河市区段河道边坡加固前后建立有限元模型并进行边坡稳定性分析。分析结果表明：采用树根桩与预应力方桩加固边坡后,边坡安全系数显著提高,对应相同折减系数下边坡塑性应变、水平位移、塑性区面积均明显减小,这表明加固能达到预期效果;有限元强度折减法不需假定滑动面而获得稳定安全系数,并且考虑到了支护结构与土体的共同作用,对研究边坡加固机理具有很好指导意义。     

基于突变理论的隧道失稳判据研究

近年来,强度折减法开始广泛应用于隧道稳定性研究。在采用双侧壁导坑法和CRD法(中隔壁法)等工法开挖大断面隧道的过程中,应力重分布作用和支护应力作用相互影响,周围岩土体演变为岩土与支护结构相互作用的复杂结构,其稳定性分析较为复杂,考察其稳定性需要合适的判据。鉴于塑性应变能单值和反映稳定性的特性,将其作为稳定性考察量;结合突变分析模型,得到计算模型的安全系数,并与现阶段流行的位移突变、计算不收敛、塑性区贯通等判据对比。结果表明:塑性应变能判据与其他判据的最大相对误差只有4.2%,具有较高的一致性,是准确的失稳判据。塑性应变能判据突变作用更明显,比其它判据更有优势。最后基于塑性应变能判据,绘制出双侧壁导坑法和CRD法开挖隧道的动态安全系数曲线,可为整个实际工程提供参考。     

浅埋黄土隧道不同施工与加固方法的颗粒流数值模拟

针对浅埋黄土隧道在开挖过程中发生的拱顶过量沉降问题,采用颗粒离散单元法模拟了不同开挖方法和加固措施对围岩稳定和变形的影响,分析了6种工况的围岩压力分布和位移发展情况,讨论了开挖方法和加固措施对隧道围岩稳定的影响.模拟结果显示,隧道拱肩和拱脚应力集中处水平位移较大,拱部和边墙开挖为黄土隧道留核心开挖施工中的关键工序,施工中宜及早支护避免隧道发生过大变形.浅埋黄土隧道拱顶下沉量远大于周边收敛;对于相同的支护形式,留核心土下部全断面开挖法产生的位移总量约为留核心土下半断面分部开挖法的1.2倍;对于相同的开挖方法,无超前注浆支护产生的位移总量约为有超前支护的1.5倍;而有无系统锚杆的隧道围岩变形量基本相同.研究表明,浅埋黄土隧道可采取超前导管注浆减小隧道开挖变形,而系统锚杆由于支护效果不明显可考虑取消.     

大冶铁矿深凹露天开采最终边坡稳定性分析

针对大冶铁矿东露天最终边坡的工程地质条件,结合实际的开挖步骤与顺序,采用极限平衡理论和有限差分数值模拟两种方法,从分析开挖卸荷引起的边坡岩体应力、位移和塑性区变化规律入手,对最终边坡的整体稳定性进行计算分析.结果表明,边坡安全系数大于1.25,基本处于稳定状态.三个计算剖面上,由开挖引起的应力、位移和塑性区的分布和变化规律基本一致.回填体不仅提高了边坡的稳定性,还为转入地下开采提供了所需的安全覆盖层厚度.     

某岩质边坡稳定性分析及支护效果有限元评价

从基本地质条件出发,分析并计算贵阳某新建小区房建边坡典型断面的稳定性,采用钢筋混凝土抗滑桩对边坡进行支护设计,并用ADINA有限元方法验证了支护效果。有限元分析结果表明:支护后边坡开挖面最大位移减小了40%,应力、应变分布状态明显好于支护前,说明支护取得了很好的效果。     

深埋隧道围岩滑移面验证及稳定性分析

为了采用安全系数分析深埋圆形盾构隧道稳定性,以隧道围岩弹塑性区域的应力分布为基础,采用变分方法验证围岩滑移面的分布形态.将围岩简化为理想弹塑性材料,结合弹塑性区域应变分布获得围岩极限塑性半径.基于Mohr-Coulomb准则,选取隧道安全系数为极限塑性半径内沿隧道滑移面围岩的抗剪强度与剪切力之比,获得以安全系数为隧道稳定性指标的分析方法.通过算例分析得出极限应变与屈服应变比值、围岩力学参数和支护参数与隧道相对塑性半径和安全系数的关系.研究结果表明:增加围岩内聚力、内摩擦角及支护压力能有效抑制隧道塑性区半径发展与提高隧道安全系数;围岩变形协调能力越好,整体越稳定.     

基于FLAC3D的公路隧道塌方段工程处置及其优化

以浙江省武义县白阳山隧道为工程背景,采用FLAC3D有限差分法,模拟现阶段采用的预留核心土-上下台阶法开挖下围岩的变形及应力变化规律,并从优化施工方法的角度,综合分析开挖过程中隧道围岩位移及塑性区分布情况,评价不同施工方案对围岩稳定性的影响.结果表明,预留核心土-上下台阶法存在洞身位移变化大的问题;预留核心土-三台阶法...     

湖域明挖隧道深基坑开挖与支护稳定分析

阳澄湖隧道基坑工程具有土方开挖量大、地质条件差以及所处位置特殊,紧靠京沪高铁丹昆特大桥的特点,严重影响基坑开挖安全和开挖进度。工程设计采用分级放坡开挖,边坡采用网喷+土钉联合支护结合井点降水的开挖支护方案。针对基坑稳定问题,采用理正岩土软件对基坑边坡两个典型断面的整体稳定性、抗隆起稳定性和抗突涌稳定性进行验算。同时使用FLAC3D数值模拟软件对基坑开挖过程进行了模拟,对基坑开挖引起的地表沉降、边坡变形、塑性区开展等结果进行计算,验证了基坑施工的稳定性。     

水电工程左坝肩边坡稳定性强度折减有限元分析

边坡失稳已成为全球性三大地质灾害之一,水电站坝区边坡的稳定性,是直接影响水电站工程的关键部分。针对水电工程坝址区地质条件复杂、开挖步序多的实际情况,结合岩体结构调查与结构面统计结果,将坝址区范围内岩体划分为2个分带,分析可知,在左坝肩处,开挖边坡受结构面组合影响,存在不利组合体,并给出了左坝肩边坡的主要破坏模式。采用三维有限元分析方法,建立计算模型,分析了某水电工程左坝肩边坡的稳定性,得到了边坡开挖卸荷、支护中的变形规律和和应力分布特性,给出边坡的破坏特征和部位。研究结果表明:左坝肩边坡的中下部790 m高程以下的稳定性较好,而稳定性较为薄弱的部位主要位于边坡中上部805~842 m高程。分级开挖过程对应部位坡面附近有拉破坏、剪破坏和拉剪破坏等多种破坏模式出现,但破坏分布深度一般在2.0 m范围以内。为了对设计开挖坡比、锚杆及喷锚支护,左坝肩边坡分级开挖完成后的整体稳定性有较为明确的量化依据,并宏观把握其潜在失稳趋势,采用强度折减系数法,得出边坡的整体稳定系数为1.48,并给出相应的边坡破坏模式,并在此基础上提出了边坡治理方案。工程实践表明,边坡工程稳定性分析结果和加固设计方案合理有效。