黏土砾石地层隧洞开挖压力拱数值模拟研究

为分析黏土砾石层中隧洞开挖时周围土体中拱效应的发展规律,基于离散元的方法研究了不同含石率下土体的位移发展过程,分析了隧洞从开挖到塌方结束过程中应力变化曲线,验证了动态压力拱理论在黏土砾石层中的适用性.结果表明:隧洞顶部的土体位移最大,越靠近隧洞两端越小,受扰动区域的沉降最大值随含石率增加而减小,同时更集中在隧洞顶部;隧洞开挖后,应力变化过程主要分为成拱阶段、坍塌阶段以及稳定阶段,隧洞周围土体的应力呈现环向应力增加、径向应力减小的趋势,在隧洞边墙处出现应力集中现象;通过应力张量十字架来反映土体的应力大小与方向,展示了塌落拱与开挖时步的关系,清楚地显示了拱效应在黏土砾石层中的形态,揭示了拱效应由成型到消失的变化机理,验证了动态压力拱理论在黏土砾石层中的适用性.

暴雨作用下杂填土边坡滑动机理数值模拟研究

降雨作用下杂填土边坡的稳定与介质构成、降雨作用过程、降雨强度等密切相关。本文基于颗粒离散元计算平台,利用多边形细观介质构造方法模拟骨架颗粒,建立了降雨作用简化等效作用力模型,探讨了降雨作用下杂填土边坡的滑坡机理。研究结果表明降雨影响可等效为3个过程,等效饱和层厚度内颗粒受沿着边坡向下的渗流力影响,饱和层随时间不断下渗并与地下水位汇合,地下水位提高引起渗流力作用;饱和层厚度增大、坡表饱和层水流速度偏大会加速滑坡的产生,含石率提高则介质抗剪强度提高,边坡稳定偏脆性;采用暴雨影响简化分析方法可考虑复杂的非饱和渗流过程,计算效率比考虑复杂渗流计算要高。研究结果可为杂填土复杂介质的滑坡过程经验分析与评估提供参考。