砂卵石地层台阶法施工隧道围岩-支护结构应力应变特性三维离散元分析

为了解砂卵石地层隧道围岩和支护结构的应力应变特性,以青海循隆高速公伯峡隧道为依托,借助PFC3D离散元软件对公伯峡隧道穿越砂卵石地层进行三维模拟,重点研究以密排短管棚预支护为根本前提,以三台阶预留核心土为施工方法的砂卵石地层围岩和支护结构的应力应变特性,并与现场实测进行对比分析。研究结果表明:隧道台阶开挖时,围岩应力集中范围逐渐从拱顶过渡到拱腰,直到拱脚,对应的塑性区范围不断扩大,且密排短管棚对塑性区的发展有一定的"遮拦效应";围岩横纵向变形规律一致,主要是向隧道临空面产生收敛变形,且密排短管棚形成的梁拱效应限制了掌子面前方位移发展;2种方法得到的初期支护变形规律一致,均呈阶段性变化,拱顶下沉累计值大于周边收敛累计值,且两者的最终变形量均满足规范限值要求。

三峡水库岸坡崩坡堆积物力学特性数值试验研究

基于三峡水库崩坡堆积物岸坡变形破坏问题,采用三维离散元软件PFC3D,建立了崩坡堆积层土石混合体大型三轴剪切试验模型,并对含石量分别为0%,20%,40%,60%,80%和100%以及截面尺寸分别为60cm×30cm,65cm×32.5cm,70cm×35cm,75cm×37.5cm和80cm×40cm的试样进行剪切破坏模拟。结果表明:土石混合体粘聚力随着含石量的增加而减小,近似呈线性关系。内摩擦角在含石量小于40%时,几乎不变;当含石量大于40%且小于60%时,内摩擦角处于过渡阶段,开始增大,且增大程度越来越快;当含石量大于60%时,内摩擦角急剧增加。同一含石量试样的粘聚力随着试样尺寸的增大而逐渐减小,且减小程度在含石量40%左右达到最大。随着试样尺寸的增大,含石量为0%的试样内摩擦角几乎不变;20%,40%和60%含石量的试样内摩擦角减小;80%,100%含石量的试样内摩擦角增大。崩坡堆积物试样破坏在"低含高围"情况下时出现"剪涨"现象,在"高含低围"情况下出现"剪缩"现象。研究认为PFC3D程序可以较好地研究水库崩坡堆积层的力学特性。