基于湿陷性黄土流变特性的隧道稳定性分析

以甘肃兰州定远隧道为研究对象,利用flac3d软件建立了湿陷性黄土隧道数值模型,基于隧道台阶法开挖过程中不同工况下的围岩应力和位移变化规律,分析了隧道开挖过程中的围岩稳定性.结合湿陷性黄土的流变特性,选取burgers蠕变模型,对二衬结束后的隧道围岩进行了30年蠕变计算,通过围岩的位移收敛趋势和支护结构的应力变化规律,研究了隧道的长期稳定.研究表明,对隧道稳定性最不利的断面在隧道的最大埋深处,在230d左右后,其沉降基本收敛,隧道进入稳定阶段.

湿陷性黄土的流变本构模型研究

我国西部地区湿陷性黄土分布广泛,其流变特性与隧道等构造物的长期稳定性密切相关.文中以兰州定远隧道的湿陷性黄土为研究对象,在黄土三轴蠕变试验的基础上,讨论了多种本构模型以反映湿陷性黄土的流变特性,并确定了对定远隧道的湿陷性黄土较为适用的本构模型.在两种拟合湿陷性黄土流变曲线的经验模型中,对数经验模型适用范围较广,拟合优度相对较高;但与元件模型相比,在对湿陷性黄土隧道进行长期稳定性分析计算时,伯格斯模型更具有较大优势.

初期支护参数对断层破碎带隧道围岩稳定性的影响研究

针对隧道初期支护的喷射混凝土厚度、锚杆长度、锚杆布设排距及锚杆布设环形间距对断层破碎带隧道围岩稳定性的影响问题,文中结合某铁路隧道工程,以断层破碎带隧道围岩为研究对象,利用数值模拟分析软件Midas•GTS NX,建立适合隧道开敞式TBM施工的数值模型并计算分析.结果表明:在一定范围内,增加锚杆的长度、减小锚杆的排距和间距能有效改善锚杆的受力,但对隧道围岩拱顶沉降影响较小;增加喷射混凝土的厚度可以有效控制围岩的变形,减小隧道围岩拱顶沉降,提高隧道围岩稳定性.

断层破碎带地质特征对隧道围岩稳定性的影响研究

为了研究断层破碎带特征对隧道围岩稳定性的影响问题,依托某铁路隧道项目,以断层破碎带隧道围岩为研究对象,利用数值模拟软件Midas·GTS,通过控制变量法建立了隧道穿越不同地质特征的断层破碎带数值计算模型并进行计算分析,其中地质特征主要包括:断层围岩劣化程度、断层厚度、断层倾角以及断层走向线,数值模型适用于隧道开敞式TBM(Tunnel Boring Machine)施工。结果表明:在仅考虑隧道开敞式TBM施工影响,不考虑地层初始位移的情况下,断层破碎带隧道围岩劣化严重和断层破碎带厚度增加均会对隧道围岩稳定性产生不利影响;倾角60°的断层破碎带对隧道影响范围较大,隧道围岩稳定性差;断层破碎带走向线与隧道轴线夹角对隧道拱顶沉降的大小基本没有影响。