基于改进遍布节理模型的岩石基坑开挖稳定性数值分析

为解决现有研究针对开挖于层状岩体中且边坡含高倾角外倾结构面的岩石深基坑开挖稳定性的研究相对欠缺问题,依托徐州地铁3号线南三环站基坑工程,通过对FLAC3D中既有遍布节理模型的改进,得到了可同时考虑层状岩体变形和强度各向异性的横观各向同性弹塑性遍布节理模型。基于该本构模型采用数值模拟方法对不同岩层倾角下基坑及围护结构的变形特点进行了模拟分析。结果表明:地面沉降最大值和围护桩的最大水平位移均受岩层倾角影响,当岩层倾角为50°时上述量值最大。为定量分析岩层倾角影响下围护桩的变形规律,对模拟结果进行了数据拟合,获得了围护桩最大变形与岩层倾角的理论关系。强度折减计算结果表明,岩层倾角为50°时基坑开挖完成后的安全系数最低,并获得了不同岩层倾角下基坑开挖完成后边坡的安全系数分布及基坑边坡的潜在破坏面形式,给出了依托工程的围护桩的桩间距优化建议。

山岭隧道施工设计与开挖稳定性研究

针对高速公路山岭隧道工程施工中的不良地质处理以及开挖稳定性问题,以绍兴柯岩互通主线杨家山隧道为例,阐明了山岭隧道项目中不良地质的处理措施,并根据实际工程情况建立midas GTS NX有限元二维模型,分析了隧道在开挖过程的稳定性,并给出了各施工阶段的应力以及变形云图。结果表明:采用合适的施工组织设计后,杨家山隧道施工对围岩变形和隧道衬砌结构内力的影响较小;对偏压隧道而言,偏压侧隧道结构的变形和内力有一定增大,需要格外关注;针对潜在滑塌危险,及时施作超前支护和衬砌并加强地质超前预警,能够大大提高开挖的安全性。

公路改扩建工程高边坡开挖稳定性研究

为保证公路改扩建工程的设计质量,首先总结了改扩建高边坡和失稳机理,随后以某国道干线公路改扩建项目为依托,利用理正岩土软件(简化Bishop法)计算了高边坡在分级开挖、分级支护过程中的安全系数变化规律。最后分析了锚索预应力损失率对高边坡稳定性的影响,研究成果可供类似公路改扩建项目建设提供参考。

基于含软弱夹层地质的路堑边坡开挖稳定性探讨

为分析含软弱夹层路堑边坡的开挖稳定性,以某高速公路含软弱夹层地质的路堑边坡为研究对象,利用FLAC3D、ANSYS软件进行三维数值模拟分析,并采用自定义的强度折减法计算边坡安全系数。从位移、变形、塑性区和安全系数四个方面分析边坡的稳定性,得到以下结论:边坡变形主要集中在第2级、第1级边坡,且与软弱夹层的位置有关;抗滑桩加固后,第2级、第1级边坡的安全系数都有所提高,达到稳定标准。

公路岩质边坡工程的开挖稳定性分析

针对闽清县X127线省璜镇省璜至谷洋段公路改建工程某处边坡,对其进行开挖的稳定性分析。通过FLAC3D软件,进行“层-面-层”模型的构建并对其进行分析,同时设定3个监测桩对特征点的位移以及水平应力进行分析,以得到滑面,进行开挖稳定性的模拟。依据推力以及稳定参数,进行相应的锚固设计,同时经过验证,方案实际可行,能够保证开挖边坡坡体稳定。

水利工程土石方开挖稳定支护技术

水利工程是国家基础设施建设的重要组成部分,其建设质量和安全性会直接影响国家经济的发展和人民生活的安全。在水利工程施工过程中,土石方开挖是不可避免的环节,而开挖过程中的稳定支护则能够保障工程顺利地进行以及安全性。因此,对水利工程土石方开挖稳定支护技术进行研究具有重要意义。本文首先分析了水利工程中应用土石方开挖稳定支护技术的重要性,其次探究了水利工程土石方开挖稳定支护技术的具体应用,以期为相关工作提供参考。

溶洞对铁路隧道开挖稳定性的影响研究

铁路隧道开挖过程中,地层中存在的溶洞会对隧道稳定性产生不利影响,因此,研究溶洞对铁路隧道开挖稳定性的影响具有重要意义。采用FLAC3D软件,建立了三维有限差分模型,模拟了三种工况:无溶洞、有溶洞不回填、有溶洞回填。通过对比分析三种工况下的应力和位移分布情况,得到以下结论:溶洞的存在会导致隧道周围的应力集中和位移增大,降低隧道的稳定性;溶洞的回填可以有效地改善隧道的应力和位移状态。研究结果对于铁路隧道的设计和施工具有一定的参考价值。

水电站不良地质段大断面导流隧道开挖稳定性控制研究

针对水电站不良地质段大断面导流隧道开挖的稳定性控制,以某大型水电站为例,提出了该工程的分层分区开挖方式,并对不同分层的开挖方法进行了稳定性验证。结果表明,在III层开挖成功后,左右两幅法的左侧边墙内鼓变形降低了1.5 mm,右侧减少了2.7 mm。采用中隔壁法开挖后,拱顶沉降和水平收敛值最终均稳定在8~10 mm。同时,所提出的施工方法使得不良地质段隧道竖向位移保持在15.0 mm左右,明显提高了开挖稳定性,为同类工程提供了稳定性控制方案参考。

基于离散元数值模型的公路路基高陡边坡开挖稳定性分析

在分析公路路基高陡边坡稳定性的过程中,由于对不同影响因素作用效果缺乏综合计算,导致分析结果与实际情况存在一定偏差,为此,提出基于离散元数值模型的公路路基高陡边坡开挖稳定性分析研究。分别从内在角度和外在角度对公路路基高陡边坡开挖稳定性影响因素进行全面分析,将构成公路路基高陡边坡的岩体概化为其离散块体结构和接触关系组合模型,并分别计算了在法向和切向上,稳定性影响因素作用下离散块体的位移增量。在测试结果中,设计方法对于公路路基高陡边坡开挖稳定性的分析结果与实际值高度-3一致,水平和垂直速度误差均在0.001*10-3m/s以内。

极小覆岩厚度条件下地铁隧道逆台阶法开挖稳定性分析

为减少台阶法施工时爆破扰动对隧道上覆围岩稳定性的影响,针对极小覆岩厚度条件下的隧道塌方问题,提出适用于极小覆岩厚度条件下的逆台阶开挖工法(下台阶先行开挖,再通过爆破控制技术开挖上台阶),并依托青岛地铁某区间隧道,通过有限元软件FLAC 3D对逆台阶法开挖稳定性进行数值模拟分析。模拟结果与工程实践表明,在极小覆岩厚度条件下,采用逆台阶法先行开挖下台阶可额外为上台阶提供开挖临空面,从而有效减少上台阶爆破扰动对上覆围岩力学性能和完整度的影响,充分保护上覆围岩的承载能力,保障地铁隧道开挖安全。

地下水位变化对隧道开挖稳定性影响及防治措施分析

以某富含水隧道开挖施工为研究对象,重点研究了不同地下水位时的隧道围岩变形和受力特性,并提出相应的防治措施,得到以下结论:(1)隧道在开挖之后,掌子面处的孔隙水压力出现负值,周围地下水将会在水头差的作用下朝向已开挖的隧道内涌水,从而危及隧道施工安全;(2)地下水位的升高会导致掌子面水平和竖向位移迅速增大,同时地表沉降也随之增大;地下水位的升高会导致拱顶、左拱肩、右拱肩、左边墙和右边墙塑性应变值迅速增大;(3)隧道施工若遇到较高的地下水位时,要优先做好防排水措施,针对不同地下水开展不同的加固方法,同时选择合适的开挖进尺、开挖支护方法和支护时机,以保证隧道施工安全。

破碎围岩注浆加固体开挖稳定性及水压超载试验研究

利用三维注浆模型试验系统,开展帷幕注浆加固体开挖稳定性试验,研究位移、总压力及孔隙水压力时空演化规律。研究结果表明:加固体内部位移、土压力及孔隙水压力随开挖步序推进,经历缓慢增长—急剧增加—逐渐稳定3个阶段;开挖对注浆加固体影响范围约3倍洞径,且拱顶位置扰动最大。6级水压超载试验过程中,隧洞拱顶持续沉降,注浆加固体渐进破坏;超载水头压力与初始水头比值h/h0<3时,涌水速率qw呈线性增大;h/h0≥3后,qw非线性急剧增长;涌出物(水、泥沙)形式经历渗水—滴水—股状涌水—溃水—涌泥的发展阶段;总压力和孔隙水压力均呈现快速增大-稳定-再增大特征,并于破坏时刻附近突跳,且孔隙水压力响应灵敏度更高。注浆加固体渗透性测试试验表明,注浆后泥质软弱区(SCZ)渗透系数k减小3个数量级,破碎区(FZ)k减小2个数量级。基于注浆薄弱区短板效应的认识,提出加固安全度K作为注浆综合效能评判指标,破碎岩体加固后综合性能提高10.3倍。

基于FLAC/Slope模拟分析输电线路塔位边坡的开挖稳定性

塔位边坡的稳定性是输电线路基础设计考虑的一项重要内容。基于强度折减理论采用FLAC/Slope软件建立了输电线路典型塔位边坡的有限元分析模型,数值模拟了塔位边坡分步开挖施工过程,对各施工阶段的稳定性进行了评价分析,特别考虑了边坡稳定系数随边坡开挖步的变化规律。结果表明塔位边坡的坡脚或坡体分层处存在较大应力集中,且施工开挖步是影响边坡稳定系数变化的重要因素。

基于模糊物元的岩溶隧道开挖稳定性评价

为准确评价岩溶隧道开挖稳定性,提出一种基于模糊物元的评价方法。首先,分析岩溶隧道开挖稳定性影响因素;然后,建立岩溶隧道开挖稳定性评价指标体系,其中评价指标权重采用层次分析法（AHP）和熵值法综合确定;最后,采用模糊物元的评价方法评价某轨道交通隧道开挖稳定性。结果表明：采用模糊物元对岩溶隧道开挖稳定性的评价结果与实际工程情况相符;该评价方法综合考虑影响开挖稳定性的各因素,并简化评价过程,使评价结果更合理。

FAST台址巨石混合体边坡开挖稳定性分析

FAST台址巨石混合体的开挖稳定性对工程的建设和安全运营具有重要的意义。本文选取典型剖面,对FAST台址巨石混合体边坡在开挖后可能发生的坡体内部深层滑动和表层块体失稳两种破坏模式进行研究。结果表明:巨石混合体边坡沿最危险滑动面滑动的稳定系数约为2.8,不会发生坡体内部滑动。开挖后坡体上部较陡部位的表层块体由于失去支撑而发生失稳,再带动后方的块体运动。块体运动过程中重新堆积、咬合,体现出一定的自稳性。研究结果可为FAST台址巨石混合体及类似地质体的稳定性评价提供参考。

引水沟渠冻结法施工中的温度场、冻结壁演变和开挖稳定性分析

为准确计算冻结壁厚度、了解开挖引水沟渠对地层稳定性的影响,从而确保工程的安全稳定性,结合工程实例,根据冻土的热物理参数及力学性质,运用解析方程和经验公式分别计算了引水沟渠冻结法施工的冻结壁厚,并对比计算结果与现场实测温度反推出的冻结壁厚度,同时利用多物理场耦合软件模拟冻结壁的形成及开挖后的受力变形,分析了引水沟渠在冻结暗挖过程中冻结壁的安全稳定性。结果表明,理论计算中拉麦公式考虑的因素少,计算结果偏大,维亚洛夫公式设计冻结壁厚度相对合理;数值模拟可得出引水沟渠周围土体的应力场、位移场分布,可验证施工方案的合理性;在实际工程中可结合经验估算、现场实测理论计算与数值模拟计算来最终确定设计方案。

某露天矿岩质开挖边坡岩体力学参数获取及开挖稳定性分析

如何可靠的获取岩体的力学参数,一直是岩体力学界研究的重要课题。本文采用RMR分类方法、Hoek-Brown强度准则,获得了边坡稳定性计算分析所用的摩尔库伦模型基本参数,实现了室内岩石力学实验参数与野外现场实际岩体参数的过渡与衔接。并以某露天矿岩质开挖边坡典型剖面为例,进行该边坡岩体力学获取及开挖稳定性分析,计算结果表明:对于所计算的剖面边坡,应注意对露天采矿坑底、边坡坡脚处进行有针对性的治理工程,以保障矿山的安全生产。

隧道围岩开挖稳定性等级综合评判实用方法研究

针对目前围岩稳定性等级评价方面存在的缺陷,考虑影响围岩体稳定性的主要因素,提出了一种基于层次分析法(AHP)和物元模型的综合评价系统。以围岩稳定性等级、评价指标及其特征值构造物元模型,同时采用层次分析法计算各评价指标的权系数,并根据计算出的综合关联度来实现对各围岩稳定性等级综合评判。以某水电站2号导流调工程实例验证了该系统的科学性、可靠性以及适用性。

岩质隧道开挖稳定性脆弹塑性损伤分析

岩质隧道的施工过程是典型的卸载力学过程。由于岩体在加载和卸载条件下应力路径的不同,仅采用加载条件下所建立的力学模型来研究隧道的开挖稳定性问题是不适合的。笔者从隧道围岩的力学性能及破坏机理出发,引入损伤力学理论,建立三维非线性脆弹塑性损伤有限元模型,研究在加、卸载条件作用下隧道施工全过程的围岩稳定性,为实际工程提供理论指导作用。

基于RF和KNN的地下采场开挖稳定性评估

针对传统地下采场开挖稳定评估方法存在的局限性,引入机器学习方法,提出基于随机森林算法(Random forest,RF)和K-最近邻算法(K-nearest neighbor,KNN)的地下采场开挖稳定性预测模型.以加拿大8个采场为例,首先,获取并分析399组观测数据,其中涵盖了相应的岩石质量分级(Rock Mass Rating,RMR)值、跨度以及对应的稳定、潜在不稳定或不稳定状态.然后将地下采场的稳定性程度进行三分类及二分类,采用10折交叉验证方法进行模型超参数优化,在不作任何假设的前提下,捕捉地下采场开挖稳定性与RMR值、跨度之间的复杂关系.研究表明:二分类结果准确性高于三分类预测结果;在二分类方式下,两种算法的准确率及召回率均高于90%,其中KNN算法的表现优于RF算法;提出的两种方法较先前研究的正确率有很大提升,为开挖稳定性评估提供了可靠途径.