基于MIDAS/GTS的隧道洞口仰坡稳定性分析(2)

来源:南粤论文中心 作者:张伟 程晓辉 发表于:2014-12-30 13:56  点击:
【关健词】MIDAS/GTS,隧道洞口,仰坡稳定性,有限元模拟,处治方
图7XZ向位移等值线图 图8最大剪应变 3.2.2 工况2计算结果 模型中标记部分为分析过程中的钝化区,模拟现场开挖情况。从位移等值线图9可以看出,开挖附近部分区域发生了较大的位移,在岩体强度整体降低的状况下首先产

  
  
  
  图7XZ向位移等值线图
  
  
   图8最大剪应变
  3.2.2 工况2计算结果
  模型中标记部分为分析过程中的钝化区,模拟现场开挖情况。从位移等值线图9可以看出,开挖附近部分区域发生了较大的位移,在岩体强度整体降低的状况下首先产生塑性变形区并且不断增大,同时坡脚及临近区域、坡面局部形成剪应力集中区。当折减系数增大至1.09时,折减系数微小增加则有限元计算没有收敛,如最大剪应变云图10所示,开挖附近区域将发生塑性破坏,上部仰坡体发生较大的剪切滑移。在隧道进洞开挖后在纵向方向的洞顶仰坡的稳定性是较差的。如果开挖方法不当或是支护手段不合理,或逢雨期施工,仰坡是很容易发生滑塌现象的。
  
  
  图9XZ向位移等值线图
  
  
  
  图10 最大剪应变
  3.2.3 工况3计算结果
  从位移等值线图11可以看出,开挖附近部分区域发生了较大的位移,在材料强度整体降低的情况下首先出现塑性应变区且会不断增大,同时坡脚及临近区域、坡面局部形成剪应力集中区。如最大剪应变云图12所示,开挖附近区域将形成贯通区发生塑性破坏。由此可以得出结论,洞口仰坡在雨季进行局部开挖时是不科学的。同时,在同种情况下进行强度折减分析,计算出此时坡体的稳定性安全系数为0.90,更充分的说明了此时洞口仰坡的不稳定性,与现场发生的仰坡垮塌现象恰好吻合。
  
  
  图11XZ向位移等值线图
  
  
  
  图12 最大剪应变
  4、结语
  (1)自然状态下,小牛塘右线进洞仰坡处于稳定状态,随着隧道洞口开挖对原自然仰坡的扰动,坡体的稳定性明显降低,安全系数降为1.09,加之雨季施工,雨水的渗入起到了润滑作用,开挖附近区域发生塑性破坏,引起滑移性坍塌。仰坡开挖扰动和雨季降水的影响,使得仰坡的稳定性安全系数降为0.90。
  (2)实际工程中虽然作了临时支护,但工作面基本上都是处在易滑体上,因此成效不大,导致破坏。这与现场的实际破坏状况是相吻合的,因此在隧道洞口工程施工中,要在保证各项工作符合设计和施工工艺要求的前提下,尽量避开雨季施工。
  (3)无论是土质或是岩质的隧道洞口仰坡,都是经过漫长的地质作用形成的。由于地质条件的复杂性,断层、节理、软弱夹层等不良地质因素的客观存在,加之开挖的扰动及人为因素的影响,使得洞口仰坡稳定性问题成为一种动态的、不确定的、较为复杂的工程地质问题,因此在进行稳定性分析时,要尽可能的把握和考虑各种因素[6]。
  
  参考文献
  [1]贾明辉.隧道洞口边坡稳定性与控制技术研究.同济大学硕士学位论文.2007.3.
  [2]黄成光.公路隧道施工.北京:人民交通出版社,2001.
  [3]Midas/GTS 03 Analysis Reference[R].北京迈达斯技术有限公司,2007.
  [4]帅红岩,韩文喜,赵晋Midas/GTS软件在边坡三维稳定分析中的应用[J]. 地质灾害与环境保护,2009,20(3):104107.
  [5]郑颖人,赵尚毅,张鲁渝.用有限元强度折减法进行边坡稳定分析.中国工程科学,2002,Vol.4(10):5861.
  [6]朱合华,李新星,蔡永昌,丁文其.隧道施工中洞口仰坡稳定性三维有限元分析.公路交通科技,
   2005, Vol.22(6):119~122.

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