基于PFC2D的高填黄土减载明洞土体固结蠕变分析

高填黄土明洞由于其埋置深,覆土高,洞顶竖向土压力大,往往导致洞顶纵向开裂,产生安全隐患,而在洞顶铺设虚土时,能够有效的减小洞顶土压力,改善结构受力,具有良好的减载效果。然而,黄土随时间的推移具有明显的固结蠕变特性,这将使虚土减载的高填明洞洞顶土压力环境发生改变,虚土自身的减载效果也将受到影响。本文通过PFC2D建立虚土减载的明洞模型,对明洞洞顶土压力,不同填方深度处的竖向土压力和竖向位移,填土表面沉降及土颗粒间接触力链随黄土 (填土和虚土) 固结蠕变的演化规律进行分析,以探究黄土固结蠕变对减载明洞周围土压力及竖向位移的影响。结果表明:采用虚土减载时,由于其压实度较低,压缩性较大,能够在土体内部激发土拱效应,起到有效的减载效果;随着土体的固结蠕变,土颗粒间的接触趋于紧密,压缩性降低,土拱效应逐渐消失,减载效果被削弱;伴随土体的固结蠕变,减载明洞各层的竖向土压力及竖向位移呈现先增大、后回调、最终稳定的特征;明洞顶的接触力链由稀疏变为密集,分布趋于均匀,说明固结蠕变促进了土体内部的应力重分布,土颗粒间接触更加紧密,各土层的应力分布趋于均匀;当土体固结蠕变达到基本稳定时,填土表面的竖向沉降量将达到累积沉降量的90%以上。     

高地应力软岩隧道超前平行导洞开挖对主洞影响：以玉龙雪山隧道工程为例

为研究高地应力软岩隧道超前平行导洞开挖对主洞影响,依托玉龙雪山隧道工程,基于现场长期监测数据,结合有限差分程序FLAC3D建立数值分析模型,研究超前平导对主洞围岩应力、围岩位移和塑性区分布的影响,明确主洞与平导间最优间距。研究结果表明:主洞开挖过程中,当掌子面与监测面距离为3.63倍主洞洞宽时,监测面拱顶沉降、上收敛、中收敛和下收敛值占最终变形值的80%以上,围岩变形稳定后上收敛值和中收敛值均大于拱顶沉降;平导超前开挖可有效改善主洞围岩应力环境,主洞与平导间距较大时,围岩应力改善效果不佳,随着二者间距逐渐减小,围岩应力改善效果逐渐增强,但主洞与平导间距过小时,二者开挖产生的塑性区会贯通,综合考虑,确定主洞与导洞最优间距为3.5倍导洞宽度;主洞拱顶沉降值和拱底隆起值随着主洞与平导间距的减小而增大,左右拱腰水平位移值随着主洞与平导间距的减小先减小后增大,当二者间距由5.0D减小至3.0D时,拱顶沉降值和拱底隆起值分别从-0.598m和0.426m增加至-0.679m和0.514m。