岩溶区双孔隧道开挖稳定性数值分析

岩体隧道的侧压力系数是评价围岩拱顶稳定性的重要参数。该文结合工程实例,运用有限差分软件flac3d建立隧道数值模型,对11种侧压力系数作用下直墙圆拱隧道拱顶的稳定性进行数值模拟,分析围岩的侧压力系数λ∈[0,1]变化过程中拱顶岩体的应力场与位移场的变化规律。结果表明,当侧压力系数λ0.38时,拱顶围岩的最大主应力和最小主应力都是压应力。围岩的侧压力系数λ由0~1变化时,拱顶围岩分别经历了双向受拉,拉压共存和双向受压3种状态,拱顶最终沉降值随着围岩的侧压力系数λ的增大而减小。

为研究隧道开挖对边坡稳定的影响，结合某隧道工程实例，采用有限元方法分析隧道开挖不同深度对边坡稳定的影响。结果表明：距坡顶5～15m范围内，隧道开挖对边坡扰动不大；15～25m范围内，边坡的最大位移呈线性递增规律，位移变化量在工程可控制范围内，可认为此范围是隧道埋深的合理位置；靠近坡脚25～30m范围内，边坡位移量急剧增长，对边坡的稳定性产生了严重的影响；在隧道开挖卸载过程中，受到影响的主要范围是隧道周边和边坡中上部。

公路隧道施工中控制隧道围岩在开挖后的变形,避免发生过大变形与破坏,为隧道二次衬砌争取时间是隧道施工中的关键问题。本文采用有限元数值模拟方法,模拟分析某一公路隧道的施工开挖过程,研究在不同的工况条件下,隧道围岩的稳定性,根据分析结果为隧道施工选择了合理的开挖施工方法,隧道典型断面的监测结果表明采用的施工方法能够满足开挖施工的安全及进度要求。

渗流稳定是堤防工程安全的关键问题之一。介绍了渗流稳定分析的数值分析方法,并结合工程实例对堤防工程稳定流进行渗透稳定性数值分析,重点比较与评价桩基施工前后的渗流性状。计算结果表明,桩基础建设后土层最大渗透坡降均较建设前稍有所增大,但均未超过上层覆土层粉质黏土的临界渗透坡降(0.4～0.5),不会造成堤防渗透破坏。

顺层岩质边坡的稳定性受到多种因素影响.针对坡脚纵向开挖因素,采用有限差分软件flac3d对开挖过程边坡稳定性变化进行数值模拟分析.模拟结果表明,坡脚纵向开挖长度较小时,位移计算收敛;小幅度扩大纵向开挖长度时,由于边坡周围岩体的约束作用,不会发生沿层面的滑动;当开挖长度接近临界值时,边坡位移将由蠕变发展到滑移.计算结果与工程实际吻合较好,可为类似施工建设提供理论参考.

采用有限元方法，讨论分析边坡开挖过程中的变形特征，以及边坡的稳定性。研究表明，开挖边坡坡肩转角点先上后下的变形特点，以及揭示了开挖底部的变形规律以及边坡稳定性与开挖深度的变化关系：潜在滑动面呈勺子状或贝壳状。对此类工程的建设具有一定的指导意义。

主要对平底隧道和仰拱隧道二者的围岩受力和隧道周围位移进行对比分析,得到以下结论:开挖过程中两种隧道模型最大压应力值存在差别,且上台阶开挖要比下台阶开挖时最大压应力值要大；开挖过程中仰拱隧道的最大拉应力一直略小于平底隧道,说明施加仰拱对围岩整体受力较好；随着隧道开挖步的进行,两种隧道模型均呈现出拱顶沉降和拱底隆起位移增长的趋势,且仰拱隧道拱顶沉降值一直略大于平底隧道,而仰拱隧道拱底隆起值一直略小于平底隧道；两种隧道模型上拱墙竖向沉降基本一致,而仰拱隧道底部隆起位移均小于平底隧道,且仰拱隧道隆起位移最大值要比平底隧道小6.78%,这与仰拱隧道底部围岩和衬砌的\"拱作用\"有关。实际工程中应综合考虑各方面进行方案选取。

为研究复杂采空区的稳定性,在前期现场调查、现场原岩应力测定、室内力学试验及岩体力学参数工程处理的研究基础上,应用现代仿真技术与计算机数值模拟技术,采用flac3d方法对龙桥铁矿空区形成过程及采空区稳定性进行模拟计算和预测分析,研究表明:采空区形成后,空区四周各角隅处首先达到极限剪切破坏状态,随着采空区的增大,角隅处破坏区域逐步延深扩大,顶板中央拉应力分布逐渐明显,最终变为拉应力破坏;采场周边围岩位移最大,往外距离开挖边界越远,围岩位移就越小,且采场上盘围岩位移比下盘围岩要大得多,围岩移动方向均指向采空区;在采场顶板以上形成围岩移动位移等值拱;采空区顶顶中央点下沉量最大,向空区侧面急剧降低,空区以外点的下沉量变化较小,且距空区越远下沉量越小;采空区一半高度的水平断面上围岩以垂直向下位移为主.

以唐山古冶分公司新建11#楼下伏采空区为例,采用离散元方法程序3dec对采空区上方建筑物的稳定性进行数值分析。根据勘查获得采空区分布范围和采空区岩层信息,运用由整体到个体的方法建立3d计算模型,分析不处理和处理情况下采空区的稳定性。通过模拟计算,在不处理的情况下,监测点沉降量约为20cm;在模拟注浆充填体的物理特征来处理采空区的情况下,监测点沉降量约为3.5cm。模拟结果表明,采空区处理后,沉降量在建筑物允许沉降范围之内,为施工采取相应措施提供了理论依据。

以弹塑性理论为基础,利用通用有限元分析软件ansys,通过数值模拟方式,分析岩溶隧道围岩及支护稳定性.重点从围岩应力、位移、塑性区角度探究既有隐伏溶洞对隧道围岩及支护稳定性影响.研究成果为隧道工程开挖及支护施工提供理论指导和技术支持.

为分析岩溶区双孔圆形土洞的地基稳定性,利用柯西积分法求出存在单一土洞时的复应力函数,基于schwarz交替法进行二次迭代导出双极坐标系下土层中任意一点的应力大小；通过应力坐标转换求得土体的最大、最小应力,利用mohr-coulomb强度准则判定土洞洞边最危险点的稳定状态；将本文方法计算结果与精确解析解以及abaqus数值模拟结果进行对比,并结合工程算例验证了schwarz交替法具有较高的精度；引入稳定系数,从土体的侧压力系数、土洞半径比以及土洞相对位置3个方面对双孔土洞的稳定性进行参数分析,结果表明:土洞稳定系数与土体侧压力系数呈线性正相关,随土洞半径比的增大而非线性减小,随土洞相对位置的增大先保持不变而后线性增大。

通过rfpa方法考虑岩石材料的细观非均匀特性,对深埋硬岩隧洞全断面一次开挖和分断面多次开挖进行数值模拟分析,直观呈现隧道围岩破裂面位置与形态渐进破坏诱致失稳的演化全过程,并与现场破坏情况对比研究,旨在揭示两种不同施工过程中应力演化、位移扩展、能量释放多个特征方面对围岩稳定性的影响及其破坏机制。数值模拟结果表明,隧洞围岩稳定性采用分断面多次开挖优于全断面一次开挖方式,为应对1#引水隧洞tbm掘进到锦屏山核部强岩爆风险,排引2#横通道往西洞段采用钻爆法超前实施导洞方案为最佳。虽然分断面开挖可以显著地降低围岩破坏风险,但不能彻底排除多次扩挖过程中围岩大塌方的情况,则建议这些洞段直接钻爆扩挖到位,让tbm步进安全通过为宜。同时深埋硬岩\"城门型\"隧道的破坏机制是来自侧壁破坏为主而拱形部位不存在压力拱破坏,与浅埋隧道的破坏在拱顶的破坏机制有明显区别,对认识隧道破坏机制有重要意义。

运用flac3d对南京市某住宅小区基坑工程进行了数值模拟分析,对基坑开挖和支护的力学稳定性进行了评价和预测,并对模拟结果与实测结果进行了对比,分析了基坑变形和失稳机理。据此,对原基坑设计方案提出了修正,修正方案又用flac3d进行了模拟验证,表明修正方案是可行的。分析结果也证实了flac3d在基坑工程数值模拟方面具有良好的适应性。

根据缓倾斜矿体的特征,采用flac3d软件对某铁矿1#矿体采空区稳定性进行了充填前后的数值模拟,对空区治理、矿柱回采的方案制定及安全生产具有一定的借鉴作用。

文章应用udec程序,对节理裂隙岩体中隧道开挖的尺寸效应进行数值模拟。为方便计算,假设整个岩体区域内包含两组互相正交的节理组,且两组节理间距相等。在求解计算时,材料参数和本构模型保持不变,只改变隧道的开挖尺寸。结果发现,随着开挖尺寸的增大,隧道顶点的垂直位移相应增大,而隧道的稳定性下降,说明尺寸效应对隧道开挖的稳定性有显著的作用。另外,通过对拥有水平(垂直)倾角节理和45°(135°)倾角节理两种计算结果的对比,发现节理组的倾角变化也对隧道开挖稳定性有较大影响,相比较同尺寸的隧道,节理倾角变大,围岩的稳定性亦变差。

大跨度山岭隧道的开挖稳定性是事关公共交通安全建设的一个关键问题.为分析双侧壁导坑法施工条件下大跨度山岭隧道的安全稳定性,以四寨2#隧道为工程背景,采用flac3d研究了四寨2#隧道围岩在不同开挖分步下应力、变形以及塑性区等的分布特征.研究结果表明:(1)隧道围岩开挖将引起隧道顶底部围岩最大主应力降低,导致其容易发生拉伸破坏;而两侧围岩最大主应力则升高,易发生剪切破坏;(2)两导洞及其上方的围岩开挖对隧道周边围岩变形影响很小,而两导洞之间围岩的开挖则对隧道周边围岩变形影响很大;(3)隧道开挖完成后,隧道两侧围岩塑性区范围相对较小,但隧道拱部和底部则会在隧道对角线方向出现呈\"蝴蝶形\"分布的塑性区,该塑性区最大深度可达4-5m.

文章结合南垭路三号隧道,利用强度折减法原理,分别使用flac~(3d)及3dec软件进行数值模拟计算,定量地分析了贯通节理对隧道稳定性的影响。通过计算,得出了软弱围岩中的隧道埋深与其稳定性之间的关系,稳定性随埋深的增大而先增加后减小；并通过对比发现,节理对岩体的削弱作用明显,在节理岩体中修建隧道时,隧道支护应适当做保守设计。

隧道开挖过程中往往不可避免地穿过岩体节理,通过引入plaxis程序提供的界面单元模拟节理面,对不同节理倾角时隧道的洞周变形、衬砌受力及稳定性进行了系统研究。研究成果为穿越岩体节理的隧道工程的变形预测、结构设计及稳定分析提供了一种行之有效的计算方法,以期对在岩体节理中进行隧道设计计算以及开挖过程的施工监控有所帮助。

隧道围岩稳定性分析是该工程领域亟需解决的问题。本文主要针对圆形断面隧道围岩稳定性进行分析,建立了合适的地质模型,分析了隧道开挖过程中,隧道围岩与支护结构相互作用力的变化规律,为今后的相关研究提供了一个思路。

文章应用udec程序,对节理裂隙岩体中隧道开挖的尺寸效应进行数值模拟。为方便计算,假设整个岩体区域内包含两组互相正交的节理组,且两组节理间距相等。在求解计算时,材料参数和本构模型保持不变,只改变隧道的开挖尺寸。结果发现,随着开挖尺寸的增大,隧道顶点的垂直位移相应增大,而隧道的稳定性下降,说明尺寸效应对隧道开挖的稳定性有显著的作用。另外,通过对拥有水平（垂直）倾角节理和45°（135°）倾角节理两种计算结果的对比,发现节理组的倾角变化也对隧道开挖稳定性有较大影响,相比较同尺寸的隧道,节理倾角变大,围岩的稳定性亦变差。

大跨度山岭隧道的开挖稳定性是事关公共交通安全建设的一个关键问题。为分析双侧壁导坑法施工条件下大跨度山岭隧道的安全稳定性,以四寨2#隧道为工程背景,采用flac3d研究了四寨2#隧道围岩在不同开挖分步下应力、变形以及塑性区等的分布特征。研究结果表明:(1)隧道围岩开挖将引起隧道顶底部围岩最大主应力降低,导致其容易发生拉伸破坏;而两侧围岩最大主应力则升高,易发生剪切破坏;(2)两导洞及其上方的围岩开挖对隧道周边围岩变形影响很小,而两导洞之间围岩的开挖则对隧道周边围岩变形影响很大;(3)隧道开挖完成后,隧道两侧围岩塑性区范围相对较小,但隧道拱部和底部则会在隧道对角线方向出现呈\"蝴蝶形\"分布的塑性区,该塑性区最大深度可达4-5m。

节理岩体的开挖力学响应具有显著的尺寸效应,这对于研究隧道稳定性非常重要。运用离散单元法,模拟了相同隧道尺度条件下不同节理间距的4组情况。研究结果表明:(1)随着岩体节理间距减小,围岩结构类型由整体块状逐步转化为碎裂状,随之出现岩块松动脱落；(2)围岩塑性区、应力松动区以及节理张开区具有相似的分布规律,均随着节理间距减小而增大,但发生岩块松动脱落之前的尺寸效应不明显；(3)节理剪切滑移破坏区比张开区和岩体塑性区更大,且具有更加明显的尺寸效应,适合作为节理岩体隧道稳定性的判别指标。