下穿隧道开挖对松散堆积边坡稳定性影响的物理模型试验研究

隧道与边坡的空间展布特征、边坡岩体结构特征、隧道开挖工序、其他影响外因等直接关系到隧道和边坡的协同稳定特性。为探究复杂地质条件下隧道-边坡体系的稳定性,以深圳部九窝弃土场堆积体边坡为研究对象,通过物理模型试验探索隧道下穿开挖扰动影响松散堆积体边坡的变形机理。首先,基于隧道和边坡实际几何特征和空间展布特征,确定最佳相似比,构建上覆松散堆积体边坡的物理模型;然后,开展了降雨条件下大断面隧道下穿开挖与未开挖两种工况的物理模型对比试验,通过分析降雨条件下坡体内部含水率、孔隙水压力和土压力的变化规律,揭示了降雨条件下在松散堆积体边坡下方开挖大断面隧道导致边坡失稳的变形机制;最后,采用具有负泊松比特性的恒阻大变形锚索,提出大跨度隧道的围岩NPR(Negative Poisson’s Ratio)锚索控制措施,并通过数值模拟进行控制效果验证。研究结果表明:经过一定的降雨历时,松散堆积边坡的破坏由表层扩展到深层,主要变形模式为冲蚀型冲沟;隧道下穿开挖会形成较大范围的松动圈和临空面,当边坡冲沟掏蚀区与隧道松动圈重叠后,隧道内易发生涌水、局部塌方等灾害,继而诱发上覆边坡出现局部滑塌破坏现象。采用NPR锚索对下穿隧道围岩进行高预紧力应力补偿控制,隧道拱顶下沉和上覆边坡变形均得到有效控制,为类似工程背景的隧道支护和边坡加固方案的设计提供新的思路。

堆积层边坡与平行穿越隧道相互作用试验研究

为探讨堆积层边坡坡体变形挤压力对平行穿越隧道支护结构的作用规律,以实际工程为原型,通过大型室内模型试验,探讨堆积层边坡平行穿越隧道在坡体变形挤压力作用下的承载受力变形致灾机理。结果表明:变形挤压力模拟荷载在16~48 kN期间,坡面未发生明显变形,基岩与堆积层交界区域隧道拱顶出现拉应力集中,基岩与堆积层交界区域的隧道拱底受压;模拟荷载在48~64 kN期间,隧道洞口区域坡面出现裂缝,隧道拱顶向下弯曲变形,基岩与堆积层交界区域的隧道拱顶应变突变,并发生开裂;模拟荷载在64~80 kN期间,坡体表面发生局部垮塌,隧道位移发生突变,隧道受到的坡体挤压力集中于靠近基岩1/3处拱顶,隧道抵抗坡体挤压变形的能力逐渐丧失,边坡失稳。建议在隧道洞口上方坡体设置锚索进行加固,对基岩与堆积层坡体交界面附近的隧道支护结构采用衬砌加厚、套拱等措施。

露天矿山松散富水复合边坡变形特征研究

为了解决松散富水复合边坡的异常变形情况,探寻其变形规律和特征,采用边坡雷达、GNSS、人工监测等手段,研究软硬岩土分界面及中部山脊的变形特征。研究结果表明:松散富水复合边坡稳定性较差,变形相对活跃,其中软硬岩土分界面受软硬岩土的差异影响,真实变形最大,且变形受外界因素的促进作用,是滑坡灾害的重点发生区域;中部山脊岩体稳定性较好,监测变形大,真实变形小,稳定性相对良好。研究结果可为富水、软硬复合边坡的稳定性研究提供借鉴。

松散堆积体水下稳定坡角与粒度成分的关系

结合西南某龙头水库工程,在查明库区岸坡不同成因、不同粒度成分的坡体结构基础上,对水库运行中不同松散堆积体边坡的水下稳定坡角进行实测,并在相应部位进行粒度分析,采用分形理论得出不同堆积体粒度成分的综合表征值,统计了细粒质量分数,利用该综合表征值以及细粒质量分数,建立不同松散堆积体粒度成分与水下稳定坡角之间的2个相关关系表达式。基于这2个表达式,只需测定库区各种不同松散堆积体粒度成分即可确定其相应的水下稳定坡角,从而进行坍岸范围预测。

极端冰雪灾害条件下松散堆积体边坡演化分析

针对2008年初南方罕见的极端冰雪气候,为研究其与地质灾害的相关性,探讨了极端冰雪灾害条件下均质松散堆积体边坡的演化特征。比较了融雪与降雨触发滑坡的异同点,通过具体事例分析了融雪触发滑坡灾害的一般规律。引入度日因子与雪雨当量两个物理量,根据南方极端冰雪气候特征建立了简化的有效融雪模型,并从渗流场、稳定性及变形3个方面模拟计算在不同雨雪当量下均质松散堆积体坡体的演化特征。结果表明,一定的融雪速率与融雪量对松散堆积体边坡渗流场无影响。随着融雪的持续,非饱和区基质吸力逐渐减小,坡体整体稳定性逐渐降低。坡面上水平位移与竖向位移逐渐增大,表现为水平方向上前缘变形大于后缘,竖直方向上后缘下错与前缘隆起。在融雪持续一段时间后,坡体失稳破坏。

松散斜坡上刺槐根系分布特征及其抗拉实验

研究了生长于陡坡上的刺槐根系在土体中的分布规律及其单根抗拉强度.结果表明:在研究区特殊的生境影响下,随着深度的增加(0～50 cm)和树位的不同,刺槐根系中毛细根和细跟的分布表现出不同的变化特征.根系抗拉力随着直径的增大而增大,分布规律表现出明显的指数特征,最大峰值拉力达1 461 N,根系最大抗拉强度达72.20 MPa,并且随着直径的增加表现出一定的降低趋势.生境对于刺槐根系的分布和抗拉性能产生了较大的影响.刺槐能够在无灌溉条件下正常生长,是本区域控制松散堆积物侵蚀或运移的理想树种之一.

基于Plaxis对松散边坡土钉支护的正交试验分析

通过对选定工点的松散堆积体路堑边坡进行土钉加固的数值模拟,对土钉长度、间距和倾角等结构参数进行正交试验分析,得出土钉倾角是影响安全系数的主要因素,并得出一定高度的路堑边坡土钉支护参数的合理取值范围。