埋深和坡度对浅埋隧道围岩稳定影响的敏感性分析

基于能量的角度,采用极限分析理论中的上限定理对软弱围岩下浅埋隧道的稳定性进行分析,得到了围岩压力的理论公式。研究表明：埋深、土体容重越大及黏聚力、内摩擦角越小,浅埋隧道的围岩压力越大,破坏范围也越大;当埋深较大、围岩较好时,浅埋隧道由于自稳能力有可能不会发生破坏,而对于比较差的围岩,在施工过程中应采取更为安全可靠的支护措施,以防止发生垮塌破坏。

以石黔高速公路白水隧道为例,采用敏感性分析与数值模拟相结合的方法计算出隧道围岩各力学参数的敏感度,确定影响隧道变形的主要力学参数。首先,基于正交试验设计构造bp神经网络的样本,建立待反演参数与围岩变形的非线性映射关系,将现场监控量测实测值作为输入样本,得到围岩力学参数。然后,将反演得到的力学参数代入到数值模拟中,计算出隧道围岩变形值,对比分析实测值与计算值。结果表明,两者误差较小,这说明该方法应用于该工程的可行性。

浅埋隧道围岩工程是非常重要的交通构筑形式，多见于在丘陵、山区等斜坡地段，而且是铁路建设、市政地下空间有效利用过程中不可避免的，因浅埋隧道开挖造成的围岩应力比深埋隧道复杂。本文将对浅埋隧道稳定性与围岩压力关系进行分析，并在此基础上就如何进行施工建设，谈一下自己的观点和认识，仅供参考。

基于正交试验设计和敏感性分析原理,探讨了地表沉降对围岩参数的敏感性,及其影响性态。结果表明:探明了变形对弹性模量最敏感,其次是摩擦角和粘聚力,而对泊松比最不敏感;地表沉降随弹性模量、粘聚力、摩擦角的提高而减小,表明这些参数提高到一定的程度后,对减小地表最大沉降的作用越来越小;地表沉降随泊松比的提高而变化很小。从而,在软弱地层进行围岩的加固措施是经济合理的,而在条件很好的硬岩中再进行围岩加固则显得不经济。

针对2种不同施工顺序对地下洞室围岩稳定性的影响,其一是先开挖地下隧道,后修建地面建筑,分析了隧道洞顶的沉降位移、洞室围岩的变形、塑性区、拉压破坏区等;其二是先修建地面建筑地面建筑先完成,后开挖地下隧道,分析了地下隧道的受力、变形、破坏区以塑性区等。通过分析得出了前一种施工顺序更为有利的结论。

研究降雨入渗对滑坡的影响,选择降雨强度、降雨持续时间、坡比、坡高、岩土体渗透系数5个参数,采用灰色系统理论中的灰色关联分析方法,建立灰色关联模型,进行降雨入渗对边坡稳定性影响的敏感性分析。结果表明,降雨强度和降雨持续时间是主要影响因素,降雨强度对边坡稳定性的影响最大最敏感。通过分析,发现进行边坡优化设计和滑坡灾害防治处理时,应对边坡场地周边的降雨强度和降雨持续时间的统计资料予以足够的重视。

以纳溪高速公路叙岭关隧道为背景,以方形溶洞为例,运用三维有限元方法分析隧道侧部溶洞对隧道围岩稳定性的影响。研究结果表明:随着隧道的不断推进,右拱脚附近竖向位移和最大主应力有较明显的增加;拱顶、拱底围岩变形有朝溶洞方向位移的趋势;侧部溶洞对围岩的影响范围大约是2倍隧道洞径,对1倍隧道洞径内的围岩及侧部溶洞应及时处理。隧道围岩位移、应力的变化规律可为岩溶处理、支护时机提供依据。

结合湖南省对口援建项目——理县至小金公路工程中的豹子嘴岩质边坡,依据正交试验设计原理,以flac3d数值计算法和数理统计为手段,对影响岩质边坡地震稳定性的5种因素参数进行了敏感性分析.通过极差分析和敏感性趋势图,得出了岩质边坡地震稳定性对各影响因素的敏感程度,对震区岩质边坡设计和施工提供了理论依据.

研究目的:地下工程的施工过程是其结构安全度最差的阶段,为了确保施工过程中的结构安全,选择加固围岩的方法是工程技术人员最关心的问题之一,因此围岩参数对结构安全的敏感性就成了关键因素。针对海南工程,运用大型通用有限元数值分析软件(ansys),采用monte-carlo随机有限元理论模拟,计算大断面地下洞室多层耦合应力超前解除及分层逆作2种方法的开挖过程,在开挖过程中对每一步布置测线,对测线的收敛进行统计分析,比较围岩参数对各条测线收敛的影响程度,针对各条测线对围岩参数的敏感性进行分析,比较总结出影响地下洞室收敛的关键因素。研究结论:影响洞室竖向测线收敛的岩土参数由大到小依次为:变形模量、波松比、内摩擦角、粘聚力。影响洞室水平测线收敛的岩土参数由大到小依次为:波松比、变形模量、内摩擦角、粘聚力。

在尚家湾隧道施工期间,曾预报并揭露大型溶洞,溶洞的存在给隧道施工带来极大的安全隐患。以尚家湾隧道为背景,开展数值试验。通过对比隧道前方有、无溶洞条件下开挖工况,从位移、应力、塑性区3个方面分析了隧道前方大型溶洞对隧道围岩稳定性的影响。研究表明:对于本工程而言,溶洞对隧道底部和左侧拱腰的影响要大于对隧道顶部及右侧拱腰的影响;隧道前方存在大型溶洞条件下塑性区体积随开挖位置呈指数增长。隧道前方无溶洞条件下,塑性区体积随开挖位置呈线性增长,即溶洞的存在大大加速了隧道开挖塑性破坏区的增长。该研究对岩溶地区隧道安全施工具有一定的指导意义。

为研究山区路基稳定性影响因素的敏感性，采用等水平正交表进行正交试验设计，基于bishop法建立路堤、地基一体化分析模型，分析了路堤高度、地基斜率、地基土强度参数、路堤填土强度参数4因素对路堤稳定性影响的主次关系。分析结果表明：首先，影响山区公路路基整体稳定性最重要的因素为地基强度；其次，边坡高度与路堤填土强度对路基整体稳定性也有较大的影响，而地基坡率对路堤整体稳定性影响相对较小。

随着我国西南部大规模铁路建设的实施,受地形地势的影响,浅埋偏压隧道越来越多的出现在工程实际当中。对于此类隧道,初期支护时机对围岩稳定性的影响是一个不容忽视的重要问题。针对改建铁路成昆线老鼻山隧道洞口浅埋偏压段的工程实例,应用大型有限元分析软件abaqus模拟分析了隧道开挖后在不同应力释放率情况下施加初期支护的作用效果。对浅埋偏压隧道不同支护时机下围岩的变形规律以及围岩的应力状态进行了研究,初步分析了两者与支护时机的对应关系。

通过建立有限元、离散元两种数值力学模型,开展开挖跨度对隧道围岩稳定性的影响规律研究。结果表明:在不考虑洞室形状影响的前提下,当围岩按连续介质假设,且开挖后仍处于弹性应力状态时,单纯增加隧道开挖跨度对围岩应力状态影响不大;但若开挖后进入弹塑性应力状态,则单纯加大开挖跨度会导致塑性区半径大幅度增加,影响围岩稳定。当围岩按非连续介质假定时,岩体失稳主要呈现节理面间剪切滑移。开挖跨度增大相当于隧道跨度与岩块的相对尺度增大,隧道关键块体失稳概率加大,对于相同产状节理岩体,关键块体出现部位相同;另一方面,跨度增大引起在隧道开挖的应力扰动区内遭遇节理的组数增加,组数越多,岩体越破碎,失稳概率越大,且失稳模式各有不同,增加了支护难度。

采用有限元方法,初步研究了隧洞在埋深为33,233,433m时,在ⅰ~ⅴ级围岩的受力、塑性变形和位移变化。研究发现,在同一埋深下,随着围岩破碎程度的增加,围岩的受拉区和塑性变形区逐渐从拱顶、底向边墙转移,并可能在边墙处发生拉应力突增现象,突增幅度随埋深的增加而增大。隧洞的拱顶、边墙和拱底都会产生较大位移;随着埋深的增加和岩体的破碎,拱顶和拱肩的位移会超过其他部位。计算结果和已有的模型试验结果相比较,论证了研究方法和结论的合理性。

通过深入分析西南某深埋长引水隧洞软岩洞段地应力钻孔实测资料,得到了水平构造应力侧压系数随隧洞埋深的变化规律。在此基础上,采用快速应力边界法开展数值计算,探讨洞型、围岩类别、埋深等因素对该段围岩变形量的影响及其变化规律,开展了围岩变形量敏感性分析。结果表明,该洞段围岩变形量随围岩类别降低而增大,随埋深增加而增大。研究成果可为该类隧洞深埋软岩洞段开挖支护设计提供借鉴。

隧道穿越节理裂隙发育地质环境时,水压力以及节理裂隙发育程度会对开挖后围岩的稳定性产生影响.以某隧道为工程背景,运用离散元理论,考虑流固耦合作用,分析了水位高度和节理法向刚度对隧道开挖后洞周位移收敛、围岩剪应力及塑性区、支护结构受力的影响.计算结果表明:在一定范围内,水位高度和节理法向刚度越大,围岩塑性区的范围越小,衬砌结构受到的内力越小,隧道越安全.

大跨自锚式悬索桥颤振稳定性的敏感性分析——基于桥梁多振型耦合的气弹性理论，建立了基于特征值问题的气动参数敏感性分析方法，并结合目前国内最大跨度的独塔和双塔自锚式悬索桥的风洞试验资料，分别探讨截面形状、气动阻尼、模态耦合、颤振导数等对桥梁气动性...

我国部分高速公路建设在山地丘陵地区,地质条件极其复杂,会遇到大量隧道工程,而有些隧道受到地形、线形规划等条件的限制,往往需要修建小净距隧道,而围岩稳定性对于施工尤为重要。本文以某浅埋小净距隧道为例,采用数值模拟的分析方法,研究隧道出口段分别采用交叉中隔壁法(crd工法)和双侧壁导坑法施工对围岩变形和力学特性的稳定性影响,将不同施工方法开挖引起的隧道围岩变形和塑性区情况进行了对比分析。研究结果表明,crd工法引起的围岩扰动相对较小,这将为比较选择更为安全可靠和经济合理的设计和施工方法提供较好的科学依据。

以某边坡为例,采用强度折减法,应用通用有限元分析软件adina对该边坡稳定性进行分析.采用正交试验设计方案和极差分析法,模拟了内摩擦角、粘聚力与土体重度3个边坡稳定影响因素对边坡稳定性敏感程度,得出影响边坡稳定性的主要因素和次要因素,可为边坡失稳的预测与防治提出符合工程实际的建议.结果表明,内摩擦角对边坡安全系数影响最大,粘聚力对安全系数影响次之,重度对安全系数影响最小.

以某隧道为背景,对浅埋偏压公路隧道在crd法开挖条件下进行施工力学数值模拟和现场监测监控.分析开挖过程中围岩应力的变化情况,并将模拟结果与现场监测结果进行比较.结果表明:浅埋偏压隧道开挖后,围岩应力场并不对称,深埋侧的变化程度大于浅埋侧;在每一个开挖步骤前后,围岩应力变化较大;钢弦式传感器能够记录围岩应力释放的情况.

工程造价的敏感性分析

土质高边坡稳定因素的敏感性分析——土质高边坡工程的设计中，土性参数的选取对边坡稳定性计算结果的影响往往要比选用不同计算方法更为显著。通过介绍粤赣高速公路路堑高边坡安全监测的试验和计算研究成果，对大量的试验和计算结果进行比较分析，揭示了土体含水...