浅埋松散围岩中有限元方法应用的进一步研究

对已提出的基于浅埋松散围岩的拟塌落拱离散化有限元稳定性分析方法做了进一步研究。与其它数值仿真分析方法进行了对比,提出了该方法的明确定义及适用范围;通过与常规有限元方法计算结果的对比,进一步证明了该方法计算结果的合理性,能够更真实的反映浅埋松散围岩在近地表、滑裂面与地表相交部位、洞室顶部以及拱脚、边墙底部等部位的围岩受拉情况及松散破碎围岩内部的屈服破坏以及岩体向洞内塌落的趋势,从而真实揭露出围岩发生拉裂、压坏并掉块的现象;以洞顶位移是否收敛为判断依据,初步探讨了离散界面参数以及离散块体大小对计算结果的影响,证明了塌落拱离散化有限元法在技术及工程上应用的可行性。     

浅埋隧道围岩及地表变形规律研究

以重庆市江北区站前路东段隧道为依托工程,利用MIDAS/GTS有限元程序,对浅埋隧道施工进行数值模拟,结果表明数值理论计算的结果能很好的反应隧道施工过程中地表及围岩的变形规律,如果能将隧道的现场监控与数值模拟结合起来,就能更加全面的反应围岩的真实变形特征。     

黄土地区浅埋暗挖三连拱地铁隧道围岩压力特征研究

 为准确认识黄土地区浅埋暗挖三连拱地铁隧道围岩和支护体系在施工过程中的应力变化规律,以西安地铁二号线工程为依托,开展较大规模的现场测试工作,对围岩与初期支护接触压力、初期支护与二次衬砌接触压力及各测试部位围岩压力随施工进展的变化规律进行研究。研究结果表明：先开挖洞室初期支护各部位(仰拱位置除外)所受的围岩压力均大于后开挖洞室初期支护所承受的压力;隧道拱顶与仰拱底部围岩压力随开挖跨度的增大而增大;左、右线中隔墙底部因承担了较大的上部土体荷载而受力最大;二次衬砌施作后初期支护结构受力整体增大;初期支护与二次衬砌承受的荷载比例分别为52.81%和47.19%,设计时可按50%进行取值;先行施工的各部位围岩压力随后续洞室的施工均出现增长趋势。     

黏土不排水条件下浅埋隧道稳定性上限有限元分析

黏土地层不排水条件下浅埋隧道稳定性分析和地层破坏模式的研究对于设计、施工以及理论进展具有重要意义.基于现有极限分析上限有限元理论,采用三角形常应变率单元离散计算区域,且在所有单元之间均设置速度间断线,并将莫尔-库仑屈服准则利用外接多边形进行线性化处理,以形成线性规划模型.利用Matlab编制上限有限元计算程序.通过对黏性土地层不排水条件下浅埋隧道稳定性模型进行网格单元划分,采用上限有限元得到较优的隧道稳定性系数计算值,并与已有文献进行对比分析,验证计算结果的可靠性.同时,分析塑性流动破坏发生时,黏土地层不排水条件下浅埋隧道破坏模式的具体形态特征.对隧道稳定性系数的影响因素进行讨论,并分析参数取值不同时,地层破坏模式形态的演变规律.     

软弱围岩浅埋隧道开挖支护施工技术

某地铁车站主体为暗挖双联拱隧道，隧道横穿交通干道，全长50m。     

谈浅埋偏压软弱围岩冲沟段护拱法施工技术

以新建南广铁路小湘2号隧道为例,从施工准备、施作地表水沟、地表开挖防护、护拱施工等方面介绍了护拱法在浅埋偏压软弱围岩冲沟段的施工技术,实施效果表明:该方法有效保证了开挖面及初支稳定,取得了良好的经济效益。     

浅埋偏压隧道穿越断层破碎带围岩稳定性研究

伴随着现代化进程的加剧以及交通产业的快速发展,大型隧道施工技术得到飞速提升,曾经无法实现的隧道工程已经成为了可能,同时也衍生出许多新技术和新课题。对于浅埋偏压隧道而言,研究其穿越断层破碎带时的围岩稳定性对于整个公路隧道领域有十分重要的意义,本文采用ANSYS分析大跨偏压扁平隧道穿越断层破碎带无施加超前支护情况下的变形。     

软弱围岩条件下的浅埋隧道施工技术探讨

交通系统建设过程中,经常会遇到特殊地质环境,对施工技术和施工工艺有着更高的要求。隧道等地下工程建设施工具有快速、高效、便捷等特点,在满足功能要求的同时,不会对地面景观产生影响,是城市道路工程建设的重要项目。但是隧道施工时,因为邻近地面,围岩结构复杂度高,不仅会增加施工难度,而且容易出现安全问题,需要作为施工管理重点分析对象。本文基于软弱围岩浅埋隧道施工特点,对施工技术要点进行了简要分析。     

浅埋偏压条件下隧道围岩稳定性研究

浅埋偏压条件下隧道软弱围岩破坏程度的合理评价对于隧道工程的设计和施工具有重要意义。以红石沟隧道为依托,应用数值模拟方法,结合现场监测数据,深入分析不同侧覆土厚情况下,偏压隧道开挖后围岩应力场、塑性区、变形场的分布规律及支护结构的受力特征,揭示围岩的失稳破坏机制。所得结论可供红石沟隧道及类似隧道浅埋偏压段的施工和支护设计参考。     

局部破碎带渗水条件下海底隧道稳定性的有限元极限分析

 以存在局部破碎带的青黄海底公路岩质隧道为例，考虑到海水的渗透性，采用有限元极限分析法分析海底隧道岩体注浆加固前、后的稳定性。计算结果表明，隧道整体是安全的，此种情况下，隧道衬砌原则上可按无水压设计，衬砌厚度与采用全水头设计相比可以大大降低。但当存在局部破碎带时，隧道安全系数降低，破碎带越宽，注浆堵水圈厚度越小，安全系数越小。与完整围岩破裂面位于两侧相比，含倾角45°破碎带围岩的稳定性最差。因此，必须做好破碎带的超前注浆堵水加固，以减少其渗水量，并对破碎带进行局部加固，此种情况下，隧道衬砌原则上可按有水压设计。     

顺层岩质路堑边坡稳定性有限元分析

路堑边坡稳定性分析是工程建设中的重要问题。在工程地质勘察的基础上,利用非线性有限元法,结合强度折减理论,采用有限元软件ANSYS对某顺层岩质路堑边坡的开挖变形进行数值模拟,分析了该顺层岩质边坡的变形破坏机制及其演变过程,为边坡的工程治理设计提供了合理的建议。     

侧部岩溶隧道围岩稳定性数值分析与研究

 结合忠垫高速公路岩溶隧道施工过程,利用有限差分软件FLAC3D对侧部含有溶洞的隧道围岩稳定性进行数值模拟研究,并将数值计算结果与现场监测结果进行比较分析。结果表明：隧道开挖后,围岩分别向溶洞内和隧道内变形,溶洞与隧道之间的围岩向2个相反的方向变形,是较危险区域。围岩塑性区主要集中在隧道的周围和溶洞的左右侧部,溶洞的顶部和底部处塑性区较少。隧道与溶洞之间的围岩由于应力集中可能使围岩产生过大的变形和岩体破坏,对其稳定性要给予特别重视。所得结论可为同类隧道的设计、施工和研究提供有益的借鉴和参考。     

低地应力区地下洞室围岩变形破坏有限元数值模拟研究

低地应力状态对相关工程岩体变形破坏和稳定性有重要影响,以西安市黑河水利地下工程泄洪洞为例,采用弹塑性二维有限元法通过对低地应力区地下洞室开挖后围岩变形破坏进行了数值模拟研究。模拟结果表明:低地应力区洞室围岩变形破坏主要发生在垂直方向,水平方向的规模和程度均不及前者,同时总结分析了低地应力区地下洞室开挖后围岩变形破坏规律及其特征。该项研究工作将有利于进一步研究低地应力区地下洞室围岩变形破坏机理与稳定性,它对保障地下洞室工程的顺利进行起到积极促进作用,具有重要的理论研究价值和现实意义。     

关于有限元边坡稳定性分析中安全系数的定义问题

在边坡稳定性分析的极限平衡法中存在3种安全系数的定义:定义1将安全系数定义为剪切强度比剪应力;定义2将安全系数定义为强度储备系数,当土体抗剪强度除以安全系数后,边坡将处于临界平衡状态;定义3将安全系数定义为沿某一特定滑面的抗滑力比滑动力。讨论了定义3与定义1之间的关系,给出了在进行有限元边坡稳定性分析时确定对应于定义3和定义2的临界滑面的统一算法,最后通过算例证明了一般情况下基于定义3所求得的安全系数和临界滑面不同于基于定义2所求得的结果,同时指出基于定义3的计算结果会表现出一些不合理的现象。     

高原冻岩隧道施工中融化圈深度对围岩稳定性的影响分析

冻岩隧道施工中，开挖、初衬、保温层和二衬等作业，产生的施工热量及洞内外空气的热交换，将影响冻土围岩原始地温场。这种地温场的扰动，破坏了冻土地层的热力学平衡。使其冻土的热物理力学性能发生改变，其中包括冻土的融沉性、冻土回冻过程的膨胀性以及隧道的稳定性等工程力学性能。因此，保护冻土、减少施工对冻土原始地温场的扰动是冻土隧道施工的重要控制因素之一。通过建立冻土围岩、支护衬砌结构、隔热保温层和洞内环境气体热力学模型，根据实际工况和实测洞内环境温度及地温，应用ANSYS有限元程序，对不同施工工况下围岩的温度场变化进行模拟，分别研究毛洞暴露时间、初衬施作时机、初衬持续时间等不同状况下，冻岩温度场的扰动规律、融化圈深度。根据不同施工方法下融化圈大小对洞室稳定性的影响，为冻土隧道施工控制和决策提供科学依据。     

软弱围岩段隧道施工过程中围岩位移的三维弹塑性数值模拟

以渝黔二期工程笔架山隧道埋深最大的软弱围岩段实体建模，应用有限元程序对其施工全过程进行三维弹塑性数值模拟，从而得出该段某一指定横断面上各点围岩沉降及水平位移随开挖过程的变化规律和数值大小。计算结果表明：对沉降和水平位移影响最大的是在指定段前后各3m的范围内，约占其总量的2／3，而上台阶开挖的影响又明显大于下台阶开挖；在掌子面未开挖之前，围岩沉降和水平位移均已完成40％先右；从横断面上看，围岩位移比较明显的区域主要集中在距洞壁3～5m处。另外，现场实际量测拱顶下沉数据和拱腰水平收敛值与计算数据的相互比较表明，两者变化规律吻合较好。     

地下洞室群围岩稳定性分析及其结果的可视化

大型地下洞室群的稳定性是地下水电站面临的一个关键问题,三维非线性有限元方法常常用于评价地下洞室群的稳定性。介绍了有限元方法用于评价地下洞室群稳定性的基本方法,包括岩体本构模型的选择、非线性迭代方法、围岩失效准则、围岩稳定性评价指标以及锚杆和锚索等支护结构的模拟方法。为了实现计算结果的可视化,基于面向对象思想开发用于地下洞室群围岩稳定性分析的可视化软件系统。该软件能够方便绘制各物理量的空间等值线和空间矢量图形,并能显示结构变形以及失效破坏区的分布。除此之外,该软件还可以显示包括锚杆和锚索在内的锚固结构的空间图形和应力情况。最后,采用提出的计算方法和开发的可视化软件进行了工程实例分析。结果显示,提出的计算方法是合理有效的,所开发的可视化软件在计算结果的评价方面显示强大的功能。     

物探及数值模拟对地下工程围岩稳定性的分析

地下工程开挖的安全性贯穿始末,开挖前的地质物探可以帮助人们了解掌握工程前方的地质情况,高密度电法是较为普遍的方法之一,可以通过岩石的电阻率不同从而得到上层覆土的厚度以及工程前方的地质情况。在施工过程中,通过有限差分软件FLAC3D对方斗山隧道围岩稳定性进行分析,可以得到不同施工工序下围岩的应力与变形规律。结果表明,开挖后初期支护可以减轻围岩的应力集中现象及降低变形量,拱顶部的最大应力由未支护时的3.98 MPa降低到3.71 MPa,拱顶最大位移由35.9 mm减少为29.6 mm。可以指导施工适时地加强支护,采取相应的措施,确保施工及人员的安全。     

小线间距城市双线隧道围岩稳定性分析

在修建城市双线隧道时，由于地形等因素的限制，隧道间距一般都难以满足普通技术规范的要求。为了分析双线隧道围岩稳定性特征与围岩级别，隧道间距，支护等的变化关系，应用有限元数值方法方法对小线间距双线隧道围岩稳定性进行了详细计算，得出小线间距城市双线隧道最小净距的参考值，并对厦门仙岳山隧道进行了围岩稳定性计算。