隧道-洞口滑坡体系受力特征及变形模式

随着我国高速铁路在西部地区的大规模建设,隧道在线路中所占的比例越来越高,洞口隧道在滑坡作用下产生的病害越来越严重。然而,我国目前在隧道-洞口滑坡体系设计中没有可供参考的受力变形模式,因此本文以隧道-洞口滑坡为研究对象,通过对云南功东高速公路中隧道-滑坡工程实例的总结及工程地质模型的建立,对滑坡推力作用下的隧道变形模式进行研究,得到如下结论:(1)将隧道-洞口滑坡分为与滑面相交和下穿滑体两种模式,与滑面相交的隧道直接受到剩余滑坡推力的作用,而下穿滑体的隧道主要承受附加荷载的影响;(2)位于滑体内隧道承受围岩压力、滑坡推力和岩土抗力的作用,可将洞口有刚性支撑的隧道-滑坡结构简化为简支梁,无刚性支撑作用下的隧道-滑坡结构简化为悬臂梁;(3)下穿滑体隧道在附加荷载的影响下,拱部承受多余的压力而受到偏压作用,拱顶形成受拉区域,出现拉张裂缝。     

六佳港隧道进口滑坡成因分析及治理措施

本文以在建长昆铁路客运专线湖南段六佳港隧道进口施工中发生的滑坡病害为实例,对该滑坡病害进行了特征、成因分析和稳定性评价,并结合该洞口地质条件及滑坡特征,提出了滑坡综合整治措施,为今后类似条件下隧道洞口滑坡治理与预防提供了参考和借鉴。     

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。     

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。     

双排微型桩加固碎石土滑坡物理模型试验研究

通过3组不同桩间距下双排微型桩加固碎石土滑坡室内模型试验,研究微型桩受力变形特性和滑坡推力传递规律。试验结果表明:双排微型桩承受的滑坡推力主要集中在滑面以上1/3桩身范围内,桩身最大弯矩位于滑面附近,且桩群均以第一排桩达到其弹性受力极限而失效;桩间距为5d时,微型桩群对桩间土的遮蔽阻挡效果最好,桩群能承受的滑坡推力最大,且桩顶位移最小,滑坡推力在排桩间分布最合理,其传递系数α在（0.5,0.7）间取值。     

牵引式滑坡推力计算方法研究

三峡工程运行期间引发大量库区滑坡地质灾害,由于库区水位及降雨等联合影响,使得牵引式滑坡在库区滑坡中占有相当的比例。通过对库区牵引式滑坡形成机制研究,根据变形破坏模式,把牵引式滑坡分为牵引区（初始滑动区）和被牵引区,分析牵引式滑坡在演化过程中牵引区滑体与被牵引区滑体之间的相互依存关系,针对其相互作用力学特征建立合理的物理和数学力学计算模型,初步推导牵引式滑坡推力计算公式,为抗滑桩设计提供合理的设计推力。以三峡库区朱家店牵引式滑坡为例,在确定被牵引区滑体对牵引区滑体存在推力作用情况下,通过推力计算表明,推导出的公式计算得到牵引区滑体的设计推力比单独计算牵引区滑体设计推力更大,相比将牵引区滑体和被牵引区滑体视为整体计算设计推力更小,说明此方法计算的推力用于抗滑结构设计可以达到既安全又经济的效果,为牵引式滑坡治理设计提供新的思路。     

偏压滑坡地段围岩受力特征测试分析

通过对担架哨隧道偏压滑坡地段监测数据的分析，得到了工字钢和锚杆等支护构件的受力状况与围岩地质状况之间的必然联系，并表明可以通过埋设测试元件来了解围岩的地质状况，合理设计隧道的支护措施。     

穿越古滑坡的浅埋偏压连拱隧道动态施工响应规律

复杂地质条件下地下工程围岩稳定性问题,一直是地质工程界备受关注的热门议题。文中针对云南思茅-小勐养高速公路曼歇4号连拱隧道的特殊复杂地质结构,通过数值模拟对穿越古滑坡的浅埋偏压连拱隧道施工过程围岩应力场、位移场和塑性区变化规律进行了数值分析,从而有效揭示出施工各阶段围岩应力集中位置和潜在塑性破坏区,不仅为隧道的安全顺利施工提供了预警信息和直接指导,同时为连拱隧道的优化设计提供可靠的理论依据。在穿越古滑坡的浅埋偏压连拱隧道施工中,应高度重视古滑坡的彻底治理和中隔墙的支护加固,从而确保整座连拱隧道的围岩稳定和安全运营。     

川藏铁路卡子拉山滑坡发育特征与防灾减灾对策

为查明川藏铁路卡子拉山隧道进口规划建设区地质灾害特征,评价其在川藏铁路建设和运营期间可能遭受的地质灾害风险,采用高精度遥感、机载LiDAR、工程地质勘查等“空-天-地”一体化技术对该隧道进口规划区开展调查研究。结果表明:川藏铁路卡子拉山隧道进口规划区内发育有1#、2#滑坡和俄洛堆不稳定斜坡;1#滑坡规模约32.48×106 m3,2#滑坡规模约10.15×106 m3,均为已发生的特大型岩质滑坡;俄洛堆不稳定斜坡位于2处滑坡中部,规模约35.80×104 m3,下部为强风化岩体,上部为碎石土结构,为中型复合型结构斜坡。评价认为:川藏铁路卡子拉山隧道进口选线从2处滑坡体中部山脊穿过,2处滑坡对铁路选线未构成地质安全风险,但隧道进口穿过的俄洛堆不稳定斜坡存在潜在地质安全风险;1#、2#滑坡体在天然工况下处于稳定状态,俄洛堆不稳定斜坡在天然和地震工况下处于稳定状态,在暴雨工况下处于欠稳定状态。为规避工程建设扰动诱发潜在的滑坡风险,建议将卡子拉山隧道选线进口向东南侧平移,通过边坡开挖的合理设计、施工期间的实时监测及运营期间的针对性治理等措施,从源头上对潜在滑坡风险进行防控,以保证工程建设及运营安全。研究结果可为川藏铁路选线提供科学的地质依据。     

隧道区滑坡防治方案研究

分析滑坡区隧道的主要病害特征和滑坡与隧道病害的相互关系。对隧道区的滑坡防治进行系统的分析与研究,针对性地提出了安全、经济的防治方案,为今后隧道区的滑坡防治方案提供参考。     

岩溶隧道处治结构物稳定性监测分析

桩-承台-单边支撑墙-联系梁的处治方式在岩溶隧道施工开挖中发挥着重要作用.笔者结合白须公特大溶洞隧道的施工,以隧道开挖中处治结构和围岩稳定性为研究对象,对处治结构和围岩进行了监测.根据现场测试结果分析了处治结构在隧道开挖过程中的受力特性以及围岩在隧道开挖过程中的位移,以评价处治结构的安全可靠性.所得的数据和结论可为隧道穿越大型溶洞提供设计和施工方面的借鉴和参考,对隧道施工和安全运营有重要意义.     

钢管抗滑短桩受力特性物理模型试验研究

为研究钢管抗滑短桩加固滑坡体的受力特性,在中国地质调查局地质灾害防治技术中心完成了4组不同桩长的钢管抗滑短桩加固碎石土滑坡的室内物理模型试验。测试堆载施加的滑坡推力作用下桩后、前土压力和桩身应变,观察滑体前缘变形破坏形态,分析滑坡推力、桩前土体抗力和桩身弯矩的分布规律试验。结果表明,滑坡推力的分布和桩前土体抗力和桩身弯矩是“S”型分布,确定了抗滑短桩的危险截面。对比分析桩长变化钢管抗滑短桩的受力特性,初步拟定钢管短桩能发挥抗滑效果的桩长下限值,即钢管抗滑短桩位于滑体中的长度应不小于滑体厚度的2/3。     

滑坡地段隧道变形机理的模型试验研究

通过室内地质力学模型试验,研究了滑坡地段坡体变形与隧道的相互作用机理、围岩和衬砌压力的变化规律以及坡体和隧道的变形特征,着重研究了滑带土浸水软化及发生蠕变时坡体变形与隧道的相互作用关系。本文的成果可为该类病害的预测预报和有效整治提供科学依据。     

不等跨连拱铁路隧道围岩压力分布及受力特征模型试验研究EI北大核心CSCD

以兰渝铁路新作坊隧道洞口明挖段不等跨连拱结构为背景,采用室内模型试验的方法,对不等跨连拱铁路隧道围岩压力分布及受力特征进行研究。试验结果表明：隧道水平侧压力均小于竖向围岩压力,拱顶处侧压力小于墙脚处侧压力,小洞侧侧压力系数平均为0.55,大洞侧侧压力系数平均为0.65;中隔墙顶部围岩压力均大于拱顶处围岩压力,且大洞拱顶围岩压力约为小洞的1.2倍;隧道结构总体为小偏心压弯构件,大洞所承受的轴力总体比小洞承受的轴力大20%-30%;隧道先后在大小洞靠近中隔墙的拱腰及仰拱处破坏,最终发生整体失稳;靠近中隔墙的大小洞拱腰及仰拱是设计施工时应重点关注的部位;最终获得不等跨连拱铁路隧道的围岩压力分布模式,研究结果可以直接指导新作坊隧道结构的设计与施工,有利于完善不等跨连拱隧道设计施工理念。     

不等跨连拱铁路隧道围岩压力分布及受力特征模型试验研究

以兰渝铁路新作坊隧道洞口明挖段不等跨连拱结构为背景,采用室内模型试验的方法,对不等跨连拱铁路隧道围岩压力分布及受力特征进行研究。试验结果表明：隧道水平侧压力均小于竖向围岩压力,拱顶处侧压力小于墙脚处侧压力,小洞侧侧压力系数平均为0.55,大洞侧侧压力系数平均为0.65;中隔墙顶部围岩压力均大于拱顶处围岩压力,且大洞拱顶围岩压力约为小洞的1.2倍;隧道结构总体为小偏心压弯构件,大洞所承受的轴力总体比小洞承受的轴力大20%～30%;隧道先后在大小洞靠近中隔墙的拱腰及仰拱处破坏,最终发生整体失稳;靠近中隔墙的大小洞拱腰及仰拱是设计施工时应重点关注的部位;最终获得不等跨连拱铁路隧道的围岩压力分布模式,研究结果可以直接指导新作坊隧道结构的设计与施工,有利于完善不等跨连拱隧道设计施工理念。     

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。     

嵌岩桩抗滑特性的物理模型试验研究

进行嵌岩桩与滑坡体相互作用的框架式滑坡物理模型试验,根据微型土压力盒和电阻应变计的监测数据,分别研究滑坡推力作用下模型桩的受力特征、桩身弯矩分布规律及模型变形破坏模式。试验结果表明,嵌岩桩加固后的滑坡,桩后推力随深度的增加呈抛物线型分布形式,合力作用点约在滑动面以上模型桩自由段的1/2处;嵌岩模型桩有明显的抗滑特性,承担了大部分桩后推力,传递至桩前土压力值较小且稳定;模型桩的桩身弯矩分布形式不同于普通抗滑桩弯矩分布形式,自由段埋深0~15 cm范围内为主要弯矩承受区域,最大弯矩截面位于滑面上模型桩自由段1/3处,滑动面处桩身弯矩绝对值较小;滑坡模型在沿滑面推力加载作用下发生桩后滑体越桩滑动破坏。该试验成果为嵌岩桩的抗滑特性研究提供了科学依据,可为该类型抗滑桩设计提供一定的指导性建议。     

大骨山滑坡病害成因分析及工程防治对策

大骨山滑坡病害位于福建泉三高速公路YK128+630m～YK129+050m路段,病害区为凹形坡地,地层上部为第四系冲洪积层,下部为残积层及基岩风化带。依据现有地形地貌特征及钻孔揭露岩芯可判断该处为一古滑坡。斜坡上部隧道洞门施工致使坡顶开裂、洞口顶部坍塌。由于斜坡中下部下伏基岩的弱透水性,在降雨及病害区地表水的作用下,在岩土层地质界面处易形成软弱带,致使古滑坡有复活的迹象,古滑坡的复活将造成斜坡上部牵引破坏,并最终危及斜坡上部隧道洞口的稳定,为确保隧道洞口及斜坡中下部在建的林畔坑大桥的稳定与安全,采用Morgenstern-Price极限平衡分析方法,对斜坡分级进行稳定性分析计算,依据计算结果对滑坡病害进行针对性治理,在古滑坡中下部布置了锚索抗滑桩,为防止桥身墩位发生变形,在桥墩山侧布置锚索护桩。同时为消除地表水及降雨入渗对滑坡病害的影响,有针对性的在坡周及坡脚进行了截水与引水工程防治。     

双排抗滑桩的受力特性研究——以柳家坡2号滑坡治理工程为例

岚皋县柳家坡2号滑坡的推力和规模较大,单排桩或者一般的支挡结构已经无法满足抗滑力的要求。而双排抗滑桩在满足抗滑力的同时,更具有刚度大、稳定性高等特点。为了研究岚皋县柳家坡2号滑坡在治理过程中双排抗滑桩各排桩分担的滑坡推力的大小,通过对前后两排桩进行单独受力分析,推导出桩身变形推力的计算公式;通过对双排桩治理后的滑坡进行二维模拟,对滑坡的稳定性、应力与应变以及双排桩的弯矩与剪力进行深入的探究分析。研究表明,抗滑桩在滑面处及锚固段中部受到的剪力最大,且后排桩相较前排桩所承受的滑坡推力更大,这为抗滑桩的设计计算提供了参考意义。     

预应力锚索抗滑桩力系实测及预应力影响效应分析

目前,对于预应力影响下抗滑桩外荷载的变化情况尚不明确,为进一步探讨该问题,以山西离柳焦煤新民二矿南山滑坡治理工程为研究对象,对抗滑桩桩背土压力及预应力锚索锚固力进行了长期的现场实测,重点分析了土压力的分布规律、变化情况以及锚索预应力的损失情况,在此基础上分析了预应力对滑面以上桩背土压力的影响效应。结果表明,预应力施加阶段对滑面以上桩背土压力的影响主要与初始预应力大小以及锚索抗滑桩结构形式有关;滑坡推力作用阶段对土压力的影响主要表现为对滑坡推力分布形式的影响,在预应力锚索长期作用下,滑坡推力分布趋于更加均匀。