基于不同本構(gòu)模型復(fù)雜地層大斷面隧道開(kāi)挖穩(wěn)定性分析

溜井圍巖現(xiàn)存應(yīng)力狀態(tài)對(duì)于溜井穩(wěn)定性分析具有重要意義。為準(zhǔn)確判斷溜井圍巖安全穩(wěn)定情況,在室內(nèi)巖石力學(xué)試驗(yàn)結(jié)果和巖石質(zhì)量評(píng)價(jià)rmr值的基礎(chǔ)上,通過(guò)折減計(jì)算獲得相關(guān)巖體參數(shù)。采用空區(qū)激光探測(cè)系統(tǒng)(cms)探測(cè)獲取了溜井的三維實(shí)體模型。參照已獲得的礦區(qū)原巖應(yīng)力參數(shù),運(yùn)用surpac和flac3d復(fù)雜地質(zhì)體建模技術(shù)建立了礦區(qū)和溜井圍巖三維數(shù)值分析模型,使用模型重構(gòu)的方法獲取了溜井圍巖穩(wěn)定性分析的原巖地應(yīng)力參數(shù),基于多元回歸方法精確反演出溜井圍巖的現(xiàn)存應(yīng)力狀態(tài)。結(jié)果表明:1)溜井圍巖在標(biāo)高為-292~-264m時(shí),溜井受礦石沖擊的區(qū)域變形嚴(yán)重,存在失穩(wěn)的風(fēng)險(xiǎn),需加強(qiáng)監(jiān)測(cè);2)溜井圍巖最大拉應(yīng)力出現(xiàn)在標(biāo)高為-278.12m附近,其值為1.58mpa,超過(guò)了巖體最大抗拉強(qiáng)度;溜井圍巖最大位移出現(xiàn)在標(biāo)高為-281.74m附近,其值為13.8cm,在標(biāo)高為-292~-264m時(shí),產(chǎn)生了較大的塑性破壞。

隧道圍巖穩(wěn)定性分析是該工程領(lǐng)域亟需解決的問(wèn)題。本文主要針對(duì)圓形斷面隧道圍巖穩(wěn)定性進(jìn)行分析,建立了合適的地質(zhì)模型,分析了隧道開(kāi)挖過(guò)程中,隧道圍巖與支護(hù)結(jié)構(gòu)相互作用力的變化規(guī)律,為今后的相關(guān)研究提供了一個(gè)思路。

節(jié)理巖體的開(kāi)挖力學(xué)響應(yīng)具有顯著的尺寸效應(yīng),這對(duì)于研究隧道穩(wěn)定性非常重要。運(yùn)用離散單元法,模擬了相同隧道尺度條件下不同節(jié)理間距的4組情況。研究結(jié)果表明:(1)隨著巖體節(jié)理間距減小,圍巖結(jié)構(gòu)類型由整體塊狀逐步轉(zhuǎn)化為碎裂狀,隨之出現(xiàn)巖塊松動(dòng)脫落；(2)圍巖塑性區(qū)、應(yīng)力松動(dòng)區(qū)以及節(jié)理張開(kāi)區(qū)具有相似的分布規(guī)律,均隨著節(jié)理間距減小而增大,但發(fā)生巖塊松動(dòng)脫落之前的尺寸效應(yīng)不明顯；(3)節(jié)理剪切滑移破壞區(qū)比張開(kāi)區(qū)和巖體塑性區(qū)更大,且具有更加明顯的尺寸效應(yīng),適合作為節(jié)理巖體隧道穩(wěn)定性的判別指標(biāo)。

采用有限元分析軟件,對(duì)大斷面隧道在復(fù)雜條件下雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施工進(jìn)行了動(dòng)態(tài)模擬。分析圍巖的變形、應(yīng)力及支護(hù)結(jié)構(gòu)的受力狀況,可為大斷面隧道的設(shè)計(jì)與施工提供參考。

重慶軌道交通5號(hào)線3標(biāo)段淺埋扁平超大斷面隧道采用雙側(cè)壁導(dǎo)坑法開(kāi)挖。對(duì)施工過(guò)程進(jìn)行了數(shù)值模擬,并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)結(jié)果對(duì)各施工階段圍巖的穩(wěn)定性進(jìn)行分析。結(jié)果表明:扁平超大斷面隧道拱頂受力面積大,受力部位下移,拱腳應(yīng)力集中；拆除中隔墻時(shí)拱頂沉降幅度大,拱腳水平收斂對(duì)開(kāi)挖過(guò)程較敏感；開(kāi)挖完成時(shí)隧道仰拱隆起,應(yīng)當(dāng)及時(shí)封閉成環(huán)。

以沙灣大斷面隧道為研究背景,應(yīng)用ansys有限元軟件,采用釋放荷載法,研究支護(hù)封閉的快慢對(duì)雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施工的隧道穩(wěn)定性的影響。通過(guò)對(duì)拱頂沉降、邊墻中點(diǎn)水平位移、圍巖塑形區(qū)及初襯應(yīng)力的分析,得到了支護(hù)封閉時(shí)間對(duì)隧道受力和位移狀態(tài)的影響,施工中應(yīng)盡量縮短各開(kāi)挖面的距離,使支護(hù)盡快封閉,有利于隧道穩(wěn)定。為了進(jìn)一步改善隧道的受力狀態(tài),模擬分析了加固部分圍巖后的狀態(tài)。結(jié)果表明加固側(cè)壁導(dǎo)坑臨時(shí)支護(hù)與初襯接觸處的圍巖能較好的改善隧道的受力條件。在臨時(shí)鋼架支護(hù)下端與初襯的接觸點(diǎn)附近出現(xiàn)了應(yīng)力集中現(xiàn)象,受到了很大的拉應(yīng)力,在設(shè)計(jì)施工中應(yīng)引起重視。

應(yīng)用ansys建立荷載—結(jié)構(gòu)模型,midas建立地層—結(jié)構(gòu)模型,分析黃韓侯鐵路張莊大斷面黃土隧道穩(wěn)定性受地層裂縫的影響,計(jì)算得到不同工況下的隧道結(jié)構(gòu)應(yīng)力、安全系數(shù)及裂縫寬度。由荷載—結(jié)構(gòu)模型計(jì)算的襯砌安全系數(shù)滿足規(guī)范要求,而以地層—結(jié)構(gòu)模型計(jì)算的黃土地層浸水深度超過(guò)10m后,襯砌安全系數(shù)迅速降低。

文章應(yīng)用udec程序,對(duì)節(jié)理裂隙巖體中隧道開(kāi)挖的尺寸效應(yīng)進(jìn)行數(shù)值模擬。為方便計(jì)算,假設(shè)整個(gè)巖體區(qū)域內(nèi)包含兩組互相正交的節(jié)理組,且兩組節(jié)理間距相等。在求解計(jì)算時(shí),材料參數(shù)和本構(gòu)模型保持不變,只改變隧道的開(kāi)挖尺寸。結(jié)果發(fā)現(xiàn),隨著開(kāi)挖尺寸的增大,隧道頂點(diǎn)的垂直位移相應(yīng)增大,而隧道的穩(wěn)定性下降,說(shuō)明尺寸效應(yīng)對(duì)隧道開(kāi)挖的穩(wěn)定性有顯著的作用。另外,通過(guò)對(duì)擁有水平(垂直)傾角節(jié)理和45°(135°)傾角節(jié)理兩種計(jì)算結(jié)果的對(duì)比,發(fā)現(xiàn)節(jié)理組的傾角變化也對(duì)隧道開(kāi)挖穩(wěn)定性有較大影響,相比較同尺寸的隧道,節(jié)理傾角變大,圍巖的穩(wěn)定性亦變差。

大跨度山嶺隧道的開(kāi)挖穩(wěn)定性是事關(guān)公共交通安全建設(shè)的一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題.為分析雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施工條件下大跨度山嶺隧道的安全穩(wěn)定性,以四寨2#隧道為工程背景,采用flac3d研究了四寨2#隧道圍巖在不同開(kāi)挖分步下應(yīng)力、變形以及塑性區(qū)等的分布特征.研究結(jié)果表明:(1)隧道圍巖開(kāi)挖將引起隧道頂?shù)撞繃鷰r最大主應(yīng)力降低,導(dǎo)致其容易發(fā)生拉伸破壞;而兩側(cè)圍巖最大主應(yīng)力則升高,易發(fā)生剪切破壞;(2)兩導(dǎo)洞及其上方的圍巖開(kāi)挖對(duì)隧道周邊圍巖變形影響很小,而兩導(dǎo)洞之間圍巖的開(kāi)挖則對(duì)隧道周邊圍巖變形影響很大;(3)隧道開(kāi)挖完成后,隧道兩側(cè)圍巖塑性區(qū)范圍相對(duì)較小,但隧道拱部和底部則會(huì)在隧道對(duì)角線方向出現(xiàn)呈\"蝴蝶形\"分布的塑性區(qū),該塑性區(qū)最大深度可達(dá)4-5m.

盾構(gòu)隧道穿越溶洞密布的復(fù)雜環(huán)境時(shí),不可避免的引起巖溶開(kāi)挖區(qū)應(yīng)力場(chǎng)突變,嚴(yán)重時(shí)造成溶洞坍塌、隧道突水突泥等工程災(zāi)害.采用有限元模擬方法,基于巖層破壞機(jī)理,分別針對(duì)溶洞數(shù)量不同及排列方式不同這兩種重要因素,從隧道開(kāi)挖引起的位移場(chǎng)、應(yīng)力場(chǎng)和塑性區(qū)域三個(gè)方面分析巖溶隧道開(kāi)挖所引起的圍巖變化規(guī)律.結(jié)果表明:溶洞的存在使得隧道圍巖最大主應(yīng)力顯著提高,圍巖豎向位移隨溶洞個(gè)數(shù)增加而增大,圍巖周圍土體的應(yīng)力場(chǎng)、位移場(chǎng)、塑性區(qū)域均隨著洞-隧之間不同的排列方式而呈現(xiàn)不同的變化規(guī)律.分析結(jié)果可為巖溶地區(qū)盾構(gòu)隧道設(shè)計(jì)、施工以及運(yùn)營(yíng)提供理論及工程指導(dǎo).

文章應(yīng)用udec程序,對(duì)節(jié)理裂隙巖體中隧道開(kāi)挖的尺寸效應(yīng)進(jìn)行數(shù)值模擬。為方便計(jì)算,假設(shè)整個(gè)巖體區(qū)域內(nèi)包含兩組互相正交的節(jié)理組,且兩組節(jié)理間距相等。在求解計(jì)算時(shí),材料參數(shù)和本構(gòu)模型保持不變,只改變隧道的開(kāi)挖尺寸。結(jié)果發(fā)現(xiàn),隨著開(kāi)挖尺寸的增大,隧道頂點(diǎn)的垂直位移相應(yīng)增大,而隧道的穩(wěn)定性下降,說(shuō)明尺寸效應(yīng)對(duì)隧道開(kāi)挖的穩(wěn)定性有顯著的作用。另外,通過(guò)對(duì)擁有水平（垂直）傾角節(jié)理和45°（135°）傾角節(jié)理兩種計(jì)算結(jié)果的對(duì)比,發(fā)現(xiàn)節(jié)理組的傾角變化也對(duì)隧道開(kāi)挖穩(wěn)定性有較大影響,相比較同尺寸的隧道,節(jié)理傾角變大,圍巖的穩(wěn)定性亦變差。

大跨度山嶺隧道的開(kāi)挖穩(wěn)定性是事關(guān)公共交通安全建設(shè)的一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。為分析雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施工條件下大跨度山嶺隧道的安全穩(wěn)定性,以四寨2#隧道為工程背景,采用flac3d研究了四寨2#隧道圍巖在不同開(kāi)挖分步下應(yīng)力、變形以及塑性區(qū)等的分布特征。研究結(jié)果表明:(1)隧道圍巖開(kāi)挖將引起隧道頂?shù)撞繃鷰r最大主應(yīng)力降低,導(dǎo)致其容易發(fā)生拉伸破壞;而兩側(cè)圍巖最大主應(yīng)力則升高,易發(fā)生剪切破壞;(2)兩導(dǎo)洞及其上方的圍巖開(kāi)挖對(duì)隧道周邊圍巖變形影響很小,而兩導(dǎo)洞之間圍巖的開(kāi)挖則對(duì)隧道周邊圍巖變形影響很大;(3)隧道開(kāi)挖完成后,隧道兩側(cè)圍巖塑性區(qū)范圍相對(duì)較小,但隧道拱部和底部則會(huì)在隧道對(duì)角線方向出現(xiàn)呈\"蝴蝶形\"分布的塑性區(qū),該塑性區(qū)最大深度可達(dá)4-5m。

為提高超大斷面隧道施工通過(guò)斷層破碎帶時(shí)的穩(wěn)定性,以實(shí)際工程為依托,基于有限差分軟件flac3d,建立三車道超大斷面隧道施工通過(guò)斷層破碎帶的數(shù)值計(jì)算模型.提取有斷層和無(wú)斷層模型中的相關(guān)數(shù)據(jù),分別計(jì)算得出拱頂沉降指標(biāo)r1和周邊收斂指標(biāo)r2指標(biāo)的數(shù)值,確定斷層破碎帶的影響區(qū),分析了斷層傾角和厚度的變化對(duì)隧道穩(wěn)定性的影響.結(jié)果表明:當(dāng)斷層傾角從75°變化到30°時(shí),影響范圍沿隧道軸向的長(zhǎng)度增加了3.7倍;當(dāng)斷層厚度從6m增加到12m時(shí),影響范圍沿隧道軸向的長(zhǎng)度增加了2倍.上述量化的影響范圍對(duì)穿越斷層的超大斷面隧道的精準(zhǔn)設(shè)計(jì)和施工具有參考價(jià)值.

考慮穿越復(fù)雜巖溶地質(zhì)樁基的實(shí)際受力情況,提出假設(shè),建立樁基承載力計(jì)算簡(jiǎn)化模型,并提出樁基承載力計(jì)算公式;最后基于實(shí)際工程,分析了相關(guān)參數(shù)對(duì)穿越復(fù)雜巖溶地質(zhì)樁基穩(wěn)定性的影響,得出樁徑的影響最為顯著的結(jié)論。

以大隔尖隧道工程為依托,利用flac3d有限差分軟件建立ubiquitous遍歷節(jié)理模型,通過(guò)改變地層傾角大小來(lái)模擬不同偏壓情況。研究結(jié)果表明:在假定地層傾角30°、40°、50°、60°和70°下,50°傾角對(duì)隧道穩(wěn)定性最不利,按工程實(shí)際確定的設(shè)計(jì)支護(hù)參數(shù)和施工工法,襯砌受力均偏于安全,不會(huì)出現(xiàn)順層滑動(dòng)而引起襯砌結(jié)構(gòu)曲屈失穩(wěn)。其結(jié)論可供類似工程借鑒和參考。

復(fù)雜高層的整體穩(wěn)定性分析——《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程jgj3_20hd2》的穩(wěn)定性規(guī)定與結(jié)構(gòu)的重力荷載和重力的二階效應(yīng)有關(guān)，該規(guī)定建立在彈性分析的基礎(chǔ)上，用構(gòu)件承載力驗(yàn)算中的計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)來(lái)保證結(jié)構(gòu)的安全。該規(guī)定有一定的適用范圍，未必能保證復(fù)雜的高...

對(duì)滑坡帶進(jìn)行地質(zhì)勘探,通過(guò)分析地質(zhì)勘探的結(jié)果,充分分析了滑坡的基本特征,并分析了滑坡穩(wěn)定性的影響因素。主要影響因素是地質(zhì)原因、人為原因和水文原因。針對(duì)該滑坡的主要影響因素進(jìn)行了研究,提出了防治滑坡的基本措施。在地質(zhì)勘查結(jié)果的基礎(chǔ)上,運(yùn)用極限平衡條分法建立了滑坡穩(wěn)定性計(jì)算分析模型,并對(duì)該模型的結(jié)果進(jìn)行了分析。該模型的分析結(jié)果為滑坡穩(wěn)定性分析和滑坡防治與治理提供依據(jù)。

首先基于已有的砂土地層深埋盾構(gòu)隧道開(kāi)挖面穩(wěn)定性研究結(jié)果,分析了隧道開(kāi)挖面的失穩(wěn)破壞模式。然后根據(jù)土拱形態(tài)與隧道埋深的關(guān)系,修正了terzaghi松動(dòng)土壓力計(jì)算公式,將該公式引入到三維楔形體計(jì)算模型中,得到了砂土地層深埋盾構(gòu)隧道開(kāi)挖面極限支護(hù)力的理論計(jì)算方法。最后通過(guò)算例把該方法計(jì)算結(jié)果與模型試驗(yàn)和經(jīng)典理論方法所得結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比。驗(yàn)證了本文提出的計(jì)算模型用于開(kāi)挖面前方土體破壞特征分析合理,計(jì)算精度較高,同時(shí)計(jì)算過(guò)程較為簡(jiǎn)單,可滿足工程需求。

隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要,地下工程項(xiàng)目越來(lái)越多,特別是隧道開(kāi)挖工程。由于我國(guó)地形地質(zhì)條件復(fù)雜多樣,在開(kāi)挖前必須對(duì)隧道周圍地質(zhì)條件進(jìn)行分析和評(píng)估,減少安全隱患。文章以巖溶區(qū)隧道開(kāi)挖為例,針對(duì)在巖溶區(qū)開(kāi)挖隧道會(huì)產(chǎn)生的不良效果,通過(guò)運(yùn)用國(guó)際上著名的大型巖土工程計(jì)算軟件flac3d,快速分析出溶洞在隧道不同位置時(shí)會(huì)產(chǎn)生的應(yīng)力和應(yīng)變,通過(guò)討論和計(jì)算最終得出當(dāng)巖溶區(qū)存在于隧道周圍時(shí),應(yīng)考慮偏壓對(duì)隧道穩(wěn)定性的影響,并加強(qiáng)隧道邊墻的支護(hù)。

為準(zhǔn)確分析復(fù)雜索拱體系結(jié)構(gòu)的施工穩(wěn)定性,以山東淄博潭溪山橋?yàn)槔?提出一種基于有限元模型修正技術(shù)的分析方法。建立包括細(xì)部構(gòu)造的精細(xì)化有限元模型,以節(jié)點(diǎn)位移構(gòu)造目標(biāo)函數(shù)對(duì)簡(jiǎn)化的梁系模型進(jìn)行靜力修正,修正后的梁系模型位移結(jié)果得到小幅改進(jìn),索力和結(jié)構(gòu)應(yīng)力得到明顯改進(jìn)。分別計(jì)算施工過(guò)程各階段修正模型與未修正模型的線性穩(wěn)定安全因數(shù)與非線性穩(wěn)性定安全因數(shù),對(duì)比分析結(jié)果認(rèn)為：修正模型能夠體現(xiàn)實(shí)際細(xì)部構(gòu)造的加強(qiáng)作用,可使分析更為精確。將修正模型的穩(wěn)定性分析結(jié)果與規(guī)范對(duì)比,認(rèn)為結(jié)構(gòu)施工穩(wěn)定性滿足要求。

采用三維彈塑性有限元數(shù)值仿真模擬,對(duì)隧道圍巖內(nèi)部位移監(jiān)測(cè)成果進(jìn)行了深入的分析。分析認(rèn)為,圍巖的初期支護(hù)結(jié)構(gòu)基本達(dá)到極限強(qiáng)度,但圍巖的屈服區(qū)厚度較小,松動(dòng)圈所在深度小于0.5m;下臺(tái)階開(kāi)挖對(duì)拱腰收斂位移影響較大、對(duì)拱頂下沉位移影響較小。同時(shí),測(cè)點(diǎn)距掌子面1倍洞徑和1.5倍洞徑時(shí),拱頂下沉位移及水平收斂位移分別趨于穩(wěn)定。

為研究不同加固條件下黏土隧道開(kāi)挖面失穩(wěn)發(fā)展過(guò)程及地表變形規(guī)律,采用軸對(duì)稱半隧道模型,進(jìn)行了無(wú)加固、管棚加固和\"管棚+水泥土\"加固條件下的三組試驗(yàn),研究了開(kāi)挖面支護(hù)力、地表沉降規(guī)律和開(kāi)挖面失穩(wěn)發(fā)展過(guò)程.研究發(fā)現(xiàn),管棚加固后的土樣地表沉降明顯減小,而水泥土加固對(duì)地表沉降的減小作用有限.隨著支護(hù)板位移增大,支護(hù)力出現(xiàn)快速下降階段、穩(wěn)定階段和喪失階段.開(kāi)挖面失穩(wěn)過(guò)程中,土體變形出現(xiàn)主要變形區(qū)域、次要變形區(qū)域和變形延伸區(qū)域.管棚加固或\"管棚+水泥土\"加固能延緩變形向地表發(fā)展,\"管棚+水泥土\"加固還能降低開(kāi)挖面附近土體變形大小和范圍以及支護(hù)力的大小.