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。     

滑坡内隧道变形模式与荷载计算方法

近年来,运营期铁路隧道发生病害的比例逐年提高,其中以位于滑坡体内隧道的破坏最为严重,对铁路的安全运营造成了严重的威胁,然而我国目前对位于滑体内隧道的设计还没有形成统一的认识和标准,没有完整的计算理论。本文以隧道-滑坡中隧道穿越滑体为研究对象,从运营隧道的病害特征入手,通过对工程中的具体隧道-滑坡实例进行调查、归纳、总结,建立相应的工程地质模型。然后对该类模型在围岩压力和滑坡推力作用下的受力变形情况进行分析,将上部坡体作用于隧道上的滑坡推力与围岩压力进行叠加,得出隧道在滑坡推力作用下的受力图示和荷载计算公式,从而为滑坡地段隧道的设计提供参考。 更多还原     

四川西-攀高速公路山神庙隧道进口滑坡综合治理

四川西-攀高速路山神庙1号隧道进口在施工过程中由于连续降雨突发滑坡灾害,滑坡掩埋了左洞口及下方道路,并对右洞造成危害。由于与隧道的干扰、密切相互作用关系,使该滑坡的治理有别于其它一般的滑坡。在整治设计思路上,综合分析得出对其治理原则,即首先采取抢险工程措施使滑坡暂时稳定,不再发展。后期治理不仅要使滑坡彻底稳固,同时要控制变形,避免对隧道的影响。在工序上应先治理滑坡,再对隧道进行整治和恢复。处治方案上,抢险工程以锚索钢管桩为主,同时采取反压护道、截排水等辅助措施,使滑坡得到了控制。再根据地勘资料和计算,设置了锚索抗滑桩,使滑坡得到稳固。最后对仰坡不稳定坡面设置了框架锚索和锚杆并植草,避免对隧道危害。设立了处治各阶段及长期的监测系统,监测处治效果和变形情况。监测结果反映综合处治效果良好。论文介绍了对该滑坡进行动态综合治理的全过程。对设计治理方案按抢险工程、滑坡稳固工程、仰坡治理工程和监测系统进行了系统总结。     

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。     

隧道洞口滑坡稳定性分析与防治措施

受工程地质条件、水文地质条件及人为因素等的影响,公路隧道洞口施工过程中易发生洞口滑坡。综合连霍国道主干线宝鸡天水高速公路码头隧道洞口滑坡的形成特点、工程地质及水文地质特征,采用非线性有限元法对该洞口滑坡进行了分析,探讨了变形和塑性区分布特征,得到了滑面位置,提出了加固治理方案,为今后类似工程提供参考与借鉴。     

隧道洞口施工对陡倾岩质边坡变形影响的分析

陡倾岩质边坡由于受工程地质条件、水文地质条件及施工扰动的影响,在隧道洞口施工过程中极易产生滑坡。综合武罐高速公路马桑坝隧道洞口滑坡的形成特点及工程地质条件,采用有限差分软件FLAC^3D对该隧道洞口的开挖与爆破施工、边坡失稳及加固过程进行了数值模拟和分析,并提出了提出针对性治理方案,得到较好效果。     

爆破振动诱发滑坡——浅析荥河电站六管段滑坡的发生原因

爆破振动使荥河电站六管段管沟裂缝、支墩下沉、钢管弯曲。该段第四系堆积层深厚,淤泥质亚粘土是滑坡形成的内因,在振动荷载作用下,产生触变,稀释,抗剪强度降低是滑坡形成的诱发原因。     

阳坡里隧道纵穿滑坡体段变形破坏机制与加固效应研究

以武罐高速公路阳坡里隧道为依托,深入探讨了隧道纵向穿越滑坡体情况下隧道与滑坡的相互作用机制及变形破坏模式。在理论分析的基础上提出了针对性的综合工程防治设计方案,并采用强度折减有限元法与极限平衡法对隧道穿越滑坡段的开挖加固效应进行了分析研究,对开挖加固前、后滑坡的稳定性进行了对比分析。结果表明：在隧道开挖条件下,滑坡的稳定性满足规范要求,目前该工程正在施工中,安全稳定性良好。另外,研究表明：纵穿滑坡体段的隧道结构对滑坡体来讲是一个重要的“抗滑结构体”,由于受滑坡推力作用隧道衬砌结构所受主应力发生明显偏转,当进入基岩后,随着隧道拱顶距基岩与覆盖层接触面距离的增加,衬砌所受各主应力逐渐转变为正常状态。提出的隧道纵穿滑坡段的分析思路和综合防治方案对类似工程有一定的借鉴和指导意义。     

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。     

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。     

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。     

秦巴山区富水公路滑坡监测分析及工程效果研究

滑坡的形成和发展往往与地表水和地下水活动相关,本文深入分析了秦巴山区十天高速某富水滑坡的成因机理,预测了公路开挖后滑坡的变形破坏模式并制定了相应的治理方案; 通过施工期间监测资料分析及工程效果研究,验证了其变形破坏模式并总结了治理工程实施过程中滑坡各阶段变形特点。提出对于地下水来源丰富的大型覆盖层滑坡,其蠕变特性与黏性土的流变性及自身的应力状态有关,滑体中黏粒含量越高、塑性指数越大、含水量越高,土的流变性越强,滑坡蠕动变形越明显; 该类滑坡仅采取支挡和地表排水措施难以有效控制其变形发展,需辅以泄水隧洞等地下排水工程,改变地下水渗流场,提高滑带有效应力,方可稳定滑坡; 大型深层覆盖层滑坡即使采用抗滑桩等支挡工程进行预加固,随着开挖的加深,坡体应变能释放,将形成新的塑性区,滑面的发展遵循渐进破坏理论,逐步向下发展,治理工程需兼顾多层滑面的影响。     

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。     

某大型高速公路滑坡稳定性分析及锚桩加固的模拟研究

某大型高速公路高陡岩质边坡地质条件复杂、软弱结构面发育、开挖高度大、坡度陡、临空面多,为边坡变形提供了有利的空间,故边坡多处出现失稳破坏迹象。在已查明滑坡工程地质条件、滑动面、滑带位置的基础上,分析评价了该滑坡体的稳定性现状; 根据钻孔资料提供的岩土体和滑面的参数,并结合参数的反算,得到了滑面的c、φ值,最后计算得到非正常工况下(暴雨)的滑坡稳定安全系数为0.91,说明当遇到长时间暴雨时,滑坡会进一步发展,需要及时治理。文中提出了相应的治理设计措施,即在对滑坡体进行削方减载后,在边坡的一级平台位置设置预应力锚索抗滑桩。在对该边坡破坏过程和机制定性分析的基础上,采用离散元程序UDEC进行了滑坡治理效果的数值模拟。根据已确定的滑面,采用UDEC模拟边坡开挖,通过对治理前后边坡位移图的比较分析,表明采用预应力锚索抗滑桩的治理措施安全有效。通过抗滑桩与预应力锚索抗滑桩的对比,揭示了预应力锚索抗滑桩改变了传统抗滑桩的受力状态,变悬臂梁为类简支梁,变被动支护为施加预应力,具有诸多优点。     

施工诱发边坡失稳变形机制及应急治理对策

通过对香溪大道失稳边坡地质灾害调查,对边坡的地形地貌、地层岩性、岩体结构、原设计方案与施工过程进行研究,在此基础上通过FLAC3D数值模拟,结合工程地质条件分析,对原格构挡墙逆作法施工诱发边坡牵引式滑动过程进行了分析,并对其变形破坏机制进行深入探讨。研究结果表明:边坡变形受工程地质条件控制作用明显,边坡开挖改变了坡体原来的力学平衡条件,为边坡变形失稳创造了客观条件;由于超开挖施工,受格构挡墙自重作用,下部支撑岩体受压破坏,导致格构挡墙失稳下沉,带动其后坡体变形,形成牵引式滑动;随着坡体滑移的发展,边坡将逐渐拉裂破坏并形成贯通的剪切滑动面,从已施工的格构挡墙下部贯通剪出,最终整体失稳破坏;基于破坏机制分析的应急治理措施将重点放在为原格构挡墙下部提供有效支撑和控制潜在滑动面变形上;监测结果表明,应急治理后边坡达到稳定性要求。      

格构梁与锚管注浆复合结构加固裂隙 岩质边坡的应用研究

格构梁与锚管注浆复合结构是治理滑坡的一种有效措施,文中系统阐述了格构梁与锚管注浆复合结构的作用机理、格构梁简化为受多个集中力作用的弹性地基梁进行计算的原理与步骤以及锚管注浆加固裂隙岩体的设计实施过程,并将其应用于常张高速公路K129边坡的治理中,取得了满意的结果,可为同类工程提供有意义的参考。     

浅埋风积砂质黄土隧道变形综合控制技术研究

在隧道施工前,应用数值模拟分析的方法,分析浅埋砂质黄土隧道施工力学效应和变形特征。根据浅埋砂质风积黄土隧道在施工过程中地表沉降量大和洞内施工安全风险大等特点,结合隧道实际监测数据,反演计算得到侵限段地质力学参数,为迈式管棚超前支护及径向迈式锚杆的全施工过程数值模拟提供计算依据,为控制隧道围岩变形提供数据支撑。计算结果显示,隧道侵限段地表最大沉降11.4 mm、最大拱顶下沉30.4 mm、最大水平收敛48.5 mm,隧道整体变形量减小,迈式管棚超前支护可以有效地提供纵向支撑,承受侵限土体压力、约束围岩变形和控制地表沉降,同时为支护侵限段钢拱架的安全拆换提供保障。研究结果表明:径向迈式锚杆、迈式管棚超前支护、环形支撑钢拱架和锁脚锚杆一起,构成了浅埋风积砂质黄土隧道主被动变形综合控制体系,有效地解决了浅埋风积砂质黄土隧道软弱围岩超前支护的难题。     

开敞式TBM过类泥石流不良地质洞段施工处理技术

开敞式TBM在掘进过程中,往往会遇到断层破碎带,目前业界已经有相应的处理方式,但是在遇到类泥石流洞段时,单独依靠目前TBM自身条件及已有的处理方式很难实现顺利通过,需要采取特殊的施工处理措施相互配合才能通过。本文依托吉林引松供水项目三标段类泥石流不良地质洞段的处理,形成了一套完整的开敞式TBM过类泥石流不良地质洞段施工处理技术,即在碎块石夹杂断层泥段采用超前管棚支护,在类泥石流不良地质洞段采用堵水灌浆加固技术并配以喷锚喷网 钢拱 模筑混凝土的联合支护技术。工程实践验证了该技术的可行性。     

Field investigation of force and displacement within a strata slope using a real-time remote monitoring system

Research on monitoring and forecasting technology for slope stability is important for ensuring railway operation. This paper presents field investigation of force and displacement within a strata slope using a real-time remote monitoring system. Based on the interactions of the landslide body, the landslide bed and the monitoring anchor of slope, the mechanical principle of relative movement between the landslide body and the landslide bed can be found. This paper puts forward stress data obtained from a monitoring anchor as the main criterion for landslide stability. The stress will change continually inside the slope mass before the occurrence of a landslide. When the sliding force is larger than the anti-sliding force, deformation and landslides will occur; thus, the change in stress occurs before the change in displacement. In this study, the internal stress, deep displacement and surface strain of a railway slope were measured by a real-time remote-monitoring system, and a vibration metre was installed on the surface of the railway slope to study the influence of the train vibration load on the stability of the slope. The monitoring results are synthetically analysed temporally and spatially, then a railway slope forecasting model is proposed. According to the railway slope field application, the forecasting model makes successful predictions.