隧道正交穿越滑坡体的安全距离及稳定性分析

在滑坡地段修建隧道时,隧道穿越位置对滑坡体稳定性有着重要影响。目前,研究者较多针对隧道开挖问题或者滑坡稳定性问题进行了单独研究,而将两类工程问题联合起来进行理论研究还不多见。基于滑移线理论推导的隧道开挖对围岩扰动范围公式,结合隧道上部松动岩体的分析,得出隧道正交穿越滑坡体的最小安全下穿距离的解析表达式,并对其影响因素进行了讨论;基于Sarma法,对隧道上方滑坡体的稳定性进行了分析,得出相应的安全系数。结合数值模拟方法对隧道正交穿越滑坡的多个工况进行了实例分析,通过对隧道围岩塑性区的分析,验证了该方法的有效性。成果可为滑坡地区隧道位置的选择提供一定的理论依据。     

滑坡作用下既有隧道锚索加固的物理模型试验与数值模拟研究

工程实践中有些隧道不可避免的需要穿越滑坡变形区,在后期地质演变作用及施工扰动荷载作用下原来没有明显变形的斜坡会出现较大变形,甚至发展成滑坡,对既有隧道结构产生不同程度的病害。国内外多数学者针对隧道开挖引起的滑坡体变形影响研究较多,针对滑坡体作用下既有隧道结构的受力变形及加固措施效果研究较少。为研究山体滑坡区域既有隧道锚索加固措施下的系统力学机制,首先建立地质力学模型试验,研究不同数量锚索加固后滑坡体与隧道结构的相互作用规律,并与无锚索加固措施工况进行对比,发现增加锚索加固后滑坡体沉降、隧道弯矩、滑坡体与隧道表面接触力明显减小,而不同数量加固锚索工况下上述观测值变化不大。此外,建立了相应工况的数值模型,与物理试验结果进行了对比得到较好一致性。研究成果可为山体滑坡区域隧道锚索加固方法改进提供一定的理论依据。     

滑坡治理工程的下托式抗滑桩-隧道组合体系

滑坡段隧道加固技术主要包括滑坡治理和隧道衬砌结构加固,且滑坡治理措施中以抗滑桩应用最为广泛。本文以襄渝线某隧道工程为依托,一方面利用FLAC3D计算分析下托式抗滑桩支档结构的加固效果;另一方面通过有无支挡结构隧道开挖工况监测数据分析。结果表明:（1）下托式抗滑桩支挡结构加固作用下,隧道开挖后衬砌变形明显减小,且改善了隧道衬砌的受力状态,尤其对衬砌仰拱处的受力模式改变显著,减小仰拱的变形破坏。（2）下托式抗滑桩支挡结构对隧道以下滑体的滑移和沉降有一定的限制作用,并对隧道与滑面相交处的土体受力状态有一定的改善。（3）下托式抗滑桩加固作用下,隧道衬砌的受力状态有一定改善,尤其对隧道与滑面处变形控制有较好的效果,在一定程度上可避免隧道发生剪切变形破坏。（4）桩-隧间距对隧道衬砌、滑体地表沉降以及滑带的变形都有着不同程度的影响,但与其位置有很大关系。     

隧道正交穿越深厚滑坡体的相互影响分析与应对措施

在我国西南山区修建公路隧道时,常常需穿越滑坡等不良地质灾害体,而其中最复杂的组合便是隧道正交穿越滑坡,这一复杂组合耦合了上覆厚度巨大的滑坡体和隧道开挖揭穿滑坡滑面两个不利条件,将会引发滑坡和隧道的强烈相互作用,从而诱发滑坡体和隧道的强烈开裂、变形。以西南山区某高速公路隧道正交穿越厚度超过60 m的老滑坡为背景,对这类隧道–滑坡体系的相互作用而引发的工程病害的机制进行了深入的分析和研究,并采用数值分析方法对坡体、隧道的应力、变形等进行了详细计算分析,同时与规范推荐的传递系数法的计算结果进行了对比分析。结果表明,数值分析方法对这种复杂体系作用下的坡体与隧道的相互影响所进行的分析更为合理,基于应力变形控制理论所确定的最终处治方案具有明显技术合理性和经济优势。目前该隧道已成功穿越滑坡体并通车,这种复杂条件下的隧道-滑坡体系的成功处治在国内外亦是非常少见的,其设计分析思路和应对措施可供今后类似工程参考和借鉴。     

穿越古滑坡川主寺隧道施工地质问题及整治措施

由于在勘察设计阶段对地质条件的认识不足,或者因改善公路线型的要求,穿越大型古滑坡体的隧道工程难以避免。川主寺隧道即是一个穿越了大型古滑坡体的公路隧道。文章以该隧道赋存的地质条件为基础,初步讨论了古滑坡的基本特征,通过现场调研分析了穿越该古滑坡隧道建设中出现的洞口滑坡以及碎裂围岩坍塌等地质问题。并提出相应的整治措施。其研究成果对于穿越古滑坡隧道的修建具有重要的指导意义。     

山区滑坡诱发既有隧道受力变形影响分析

山区滑坡对既有隧道结构的受力变形有着重要影响。既有成果一般将滑坡体和隧道结构分开单独研究,而将两者结合起来进行研究还不多见,且多数停留在实际工程监测分析上,利用理论解析法对隧道-滑坡体相互作用的分析更是少见。首先,基于传递系数法和极限平衡法对滑坡下滑推力进行了计算;其次,将滑坡推力施加在既有隧道结构上,建立隧道-滑坡相互作用的弹性地基梁模型,采用传递矩阵法求解出隧道结构任意截面的内力和位移。在此基础上,建立三维数值模型对滑坡诱发隧道变形进行模拟,将数值分析结果与理论计算值进行对比验证,获得了较好的一致性。最后,针对滑坡推力大小、滑体内地基系数、滑床内地基系数、隧道衬砌刚度以及隧道长度等参数进行了影响分析。该研究成果可为滑坡区域既有隧道的维修加固提供一定的理论依据。     

某高速公路K39段滑坡稳定性分析及治理

本文研究了白奉路G242恩施市石乳关-白杨坪段K39处滑坡，分析了滑坡体的基本特征和滑坡的成因机制，在连续强降雨的影响下，软弱面部分产生泥化夹层，使抗剪强度急剧降低，同时公路开挖在坡体前缘卸载，多种因素导致滑动变形加剧，最终产生滑坡。通过滑坡稳定性计算，研究了Ⅰ区和Ⅱ区滑坡体在不同工况下的稳定性，并针对不稳定区域提出了相应的滑坡防治措施，为同类型滑坡治理工程提供参考。     

丹巴县城后山滑坡应急加固深部位移监测成果

丹巴县城后山为一大型古滑坡。由于县城建设对古滑坡坡脚的开挖而逐渐复活。2005年2月,滑坡出现加速变形。为了解滑坡体的深部变形状况,掌握抢险加固处理的效果,为滑坡综合治理提供设计、施工、工程处理依据,在应急治理工程的中后期对滑坡体开展了深部位移监测,现对该监测成果进行分析,对滑坡的变形机理及实施抢险加固后的滑坡体稳定性进行评价。     

大型滑坡堆积体稳定性的三维数值分析

古水水电站争岗特大型滑坡堆积体方量高达4 750×104 m3,存在多处厚度超过50 m的超深层滑坡。稳定性直接关系到大坝的建设与运营。工程地质勘测、2008年降雨产生的变形资料表明,该滑坡体是一个多期次复合型滑坡,主要由基岩、滑带土和松散堆积物组成,地表已出现大量拉张和剪切裂缝,天然工况下整体处于沿贯通底滑面发生蠕滑变形的状态,各种工况下均存在滑塌的可能性,必须进行开挖加固治理。针对二维平面方法无法考虑计算断面的侧向约束和底滑面在空间上的曲率效应,运用三维极限平衡方法和大变形拉格朗日有限差分法,根据实际地质信息建立了多个三维计算模型,通过对治理前后滑坡体应力、变形、塑性区和安全系数变化对比分析,定性、定量对其稳定性进行了评价,并引入有限元点和面安全系数法对加固后稳定性进行了校核。结果真实反映了滑坡体的稳定性现状与规律,与现场勘查成果相吻合。开挖加固后,滑坡体局部和整体稳定性均有显著提高,结合排水措施,将更有利于保持其稳定性。研究成果可为类似工程问题提供有意义的参考。     

河南省宝泉抽水蓄能电站龟山滑坡稳定性分析及防治措施

河南省宝泉抽水蓄能电站为国家级重要建设项目，位于河南省辉县市峪河上的宝泉水库一带，龟山滑坡为区内主要的巨型滑坡，直接危胁电站安全。文章阐述了龟山滑坡体的特征、地质条件，结合工程建设项目自身特点，从定性和定量两方面分析论述了滑坡体的稳定性和危险性，龟山滑坡体在天然状态下处于稳定状态，但在7度以上地震烈度条件下，滑坡体处于极限平衡或不稳定状态，龟山滑坡直接威胁工程安全，危害性较大。根据龟山滑坡特点，结合工程、地形、地层岩性等特点，提出了开挖卸载的防治措施，开挖卸载方式采取等高程从上而下逐层开挖方案。此防治措施既保证了龟山滑坡的稳定性，又提供了电站水库坝体的填筑料，是一个科学安全又经济的滑坡防治措施。     

筐家Ⅰ号隧道洞口偏压段处理技术

筐家I号隧道是六安至岳西（黄尾）高速公路霍山县境内的一座左、右分离式单向行车隧道。从设计、施工方面对隧道洞口段Ⅴ级围岩偏压复合式衬砌、明洞暗进、半明半暗等方案的应用进行了探讨,重点讨论了隧道明洞暗进、半明半暗方案穿越洞口浅埋偏压段的工程经验,为类似隧道的建设提供技术参考。     

工程开挖活动诱发堆积层滑坡变形机理及加固效果分析

位于川西高原雅砻江两河口水电站库区的杜米村移民安置点由于切坡建房,诱发后山斜坡强烈变形,威胁移民安置点和S220省道安全。首先,基于现场调查、测绘、钻探、槽探等勘查手段,查明了滑坡发育的工程地质条件和变形特征;通过对滑体和滑带土开展室内直剪、反复剪试验,以及对滑床基岩进行抗压强度试验,结合反分析,合理确定了滑坡稳定性计算参数。然后,采用有限元程序Phase2建立滑坡数值计算模型,模拟再现了滑坡在开挖前、开挖后、降雨后的应力、变形特征和稳定性变化过程,在此基础上分析了滑坡的变形机理。研究认为：不良的地形地貌、地质结构和地下水是滑坡发生的内在因素,坡脚开挖是滑坡变形启动的诱发因素,后期持续降雨入渗是滑坡变形加剧直至失稳破坏的直接因素;开挖导致滑体前缘抗滑力降低、滑带和开挖边坡坡脚产生剪应力集中是滑坡变形启动的力学机制,而饱水和持续剪切变形导致滑带土强度不断衰减接近饱和残余状态是滑坡变形加剧的本质原因;滑坡的变形破坏模式为牵引式蠕滑-拉裂。最后,采用有限元强度折减法对加固治理后的滑坡稳定性进行了计算分析。结果表明：天然条件下滑坡变形主要出现在桩后填土,降雨条件下变形范围扩大至强变形区,地震条件下变形范围进一步扩大至整个滑坡范围;三种工况下滑坡的稳定系数均能达到设计要求,表明加固设计方案和工程结构参数是合理的。研究成果可为类似滑坡工程案例的机理研究及防治提供参考。     

浅埋双连拱隧道围岩边坡体系变形机理及稳定性分析

双连拱隧道是一种新的隧道形式, 由于其整体跨度大、结构复杂、施工工序繁琐, 在地形偏压、地质条件复杂的情况下修建双连拱隧道难度较高, 尤其在洞口段容易出现衬砌开裂、边坡变形等一系列工程问题。结合安徽铜黄高速公路汤屯段富溪隧道进口段工程, 采用地质条件研究与数值模拟分析相结合的研究手段, 对复杂地质条件下偏压双连拱隧道围岩① 边坡体系在施工过程中应力应变发展过程进行了研究。综合分析表明, 富溪隧道进口段处于F5断层影响带内, 岩体呈碎裂结构,同时, 受到地形偏压影响, 隧道开挖后衬砌和围岩表现为沉降变形和侧向变形, 进口边坡在隧道围岩变形的诱导下, 表现为蠕滑- 拉裂变形破裂。根据以上研究成果, 提出了富溪隧道变形治理应以控制进口段隧道拱顶的变形为主。     

隧道开挖问题中的流固耦合模型及数值模拟

隧道工程中的地下水问题是富水地层中普遍存在的重要问题,地下水流动对隧道围岩稳定性有重要影响。给出了描述隧道开挖过程中力学与水力特征及表征方法,根据岩体的基本结构特征及代表性单元体（REV）是否存在提出了流固耦合模型的建立方法;提出了隧道水力耦合数值分析中的耦合计算模型的建立方法;利用数值法研究了隧道开挖渗流与应力耦合问题,得到变形和渗流场的变化规律。结果表明,隧道开挖引起的渗流影响边界大于力学影响边界,由于渗流引起的渗流力增加了围岩的应力、位移,从围岩-支护结构共同作用原理考虑,进行隧道支护结构设计时是应该考虑渗流效应的。     

老虎嘴水电站右坝肩边坡稳定性研究

岩土高边坡稳定性问题一直是水电工程研究的重难点之一。本文以老虎嘴水电站右坝肩边坡稳定性作为研究对象,针对边坡卸荷显著、节理发育、施工安全稳定问题突出的特点,采用数值分析软件FLAC3D,结合点安全系数法,对天然情况、导流洞泄洪洞开挖工况、边坡分级开挖分级加固工况以及开挖完成后降雨工况等不同状况下的相应稳定性问题进行了分析研究。结果表明,老虎嘴水电站右坝肩边坡在无支护加固状况下稳定性较低,不能保证施工期的安全,但在严格分级加固后各工况处于稳定状态,满足工程设计标准下的工程稳定要求。     

考虑中间主应力影响水底隧道围岩与衬砌流固耦合弹塑性解

裂隙岩体在渗流水荷载作用下的裂隙围岩流-固耦合研究是隧道工程研究的热点问题,而计及中间主应力影响的隧道围岩流-固耦合应力计算鲜见介绍。采用双剪统一强度理论屈服模型,计及中间主应力影响,分析了在渗流水荷载作用下隧道围岩处于弹性、软化、塑性流动时的流-固耦合问题,并给出了含水围岩、衬砌应力、位移与变形区界面半径解析计算式。其结果对水底隧道围岩稳定分析与衬砌结构设计计算具有工程实用意义。     

基坑开挖引起下卧隧道隆起变形的实测数据分析

在上跨隧道的基坑工程中基坑开挖常引起下卧隧道发生结构变形,限制隧道的隆起变形成为基坑施工控制的关键。详细介绍了该类工程的特点,包括交叉形式、隧道变形特点、常见控制措施等,对近期国内发生的39例类似工程进行分类总结,分析了隧道纵向最大隆起变形与各影响因素间的关系,并提出了隧道最大隆起变形的预测模型。结果表明,该类工程中工程地质对隧道的隆起变形影响较大,工程地质条件越差隧道的隆起变形越难控制;开挖深度、基坑面积、基坑形状同样是影响隧道隆起变形的重要因素,基坑开挖面积及深度越大,形状越不规则,隧道的隆起变形越大;在软土地区,当基坑开挖面积及深度较大时设置抗拔桩能显著减小隧道的最大隆起变形。     

浅埋偏压连拱隧道施工的力学响应分析

以江西某高速公路一浅埋偏压连拱隧道为背景,用MARC有限元程序对其出口段进行了动态施工的三维数值模拟。系统研究了塑性区分布和发展、拱顶下沉、正应力与剪应力的集中和转移、中隔墙竖向应力随施工过程的变化规律。研究表明:1.非对称开挖是引起中墙偏压的最关键因素,初衬和二衬的施作对改善中墙偏压作用不大,对称开挖才是最有效途径;2.在浅埋条件下,拱顶下沉有随埋深增大而增大的趋势,位移释放在开挖完成、支护之前就已经大部分完成。3.左右洞上台阶开挖后拱顶出现拉应力区,是易坍方部位,应超前或及时支护;4.由于偏压作用,山脊一侧边墙和中墙墙踵处塑性区更发育,该侧更易失稳;5.施工完毕,隧道两侧边墙附近集中的压应力转移到二衬和仰拱上,使二者成为应力集中部位,从而改善了隧道围岩的受力状况。     

隧道施工数值模拟及衬砌强度安全系数分析

以某隧道为背景 ,采用二维弹塑性有限元分析方法 ,模拟隧道开挖和支护过程 ,计算衬砌和围岩内力及衬砌的强度安全系数 ,研究衬砌厚度变化对其安全系数和结构稳定性的影响 ,探讨最小衬砌安全厚度 ,为类似隧道设计施工提供科学依据     

汶川特大地震中山岭隧道变形破坏特征及影响因素分析

汶川大地震造成位于震中附近的都江堰-汶川公路多座隧道严重受损。本文通过现场调研、资料收集与分析,将地震区山岭隧道变形破坏的基本类型概括为洞口边坡崩塌与滑塌、洞门裂损、衬砌及围岩坍塌、衬砌开裂及错位、底板开裂及隆起、初期支护变形及开裂等。分析其影响因素,认为发震断裂的次级断层、基覆界面、洞口不稳定斜坡、高地应力环境下的软弱围岩对隧道强烈震害具有控制作用。以汶川地震给予隧道抗震的启示,建议强震区的山岭隧道应将洞口边坡防护、洞口明洞和洞门结构作为一个系统进行综合设计,在条件允许的情况下尽可能采用削竹式洞门结构;隧道穿越活动断裂带的次级断层时在其两侧一定范围内二次衬砌应采用钢筋混凝土结构;基覆界面、围岩软岩与硬岩之间的过渡地带、围岩质量突变地带等应采用改善围岩力学性质且让其渐变的措施进行处理。