隧道开挖对临近滑坡稳定性影响研究

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在我国现代公路建设过程中,有许多隧道修建在山坡体内,这些边坡或者滑坡常常会有各种各样的病害。经过大量的调查,滑坡的变形破坏与隧道开挖密切相关,针对预防边坡或滑坡的病害,本文开展了隧道临近滑坡稳定性及隧道变形机理的研究工作。近年来,由于引入了强度折减法,采用有限元法对滑坡稳定性分析,可以直接评估安全系数(强度折减系数),并且能够直观地描绘出滑坡的应力应变分布,同时也可以反映滑坡的渐进破坏过程,由于强度折减法这些特性是独一无二的,所以有限元极限分析法成为近年来研究的重点。本文在理论分析的基础之上,结合重庆万利万达项目猴子岩隧道工程实例,依据有限元强度折减法理论,针对隧道在不同开挖方式下对临近滑坡稳定性影响进行研究。主要内容包括:①采用有限元强度折减法计算边坡或滑坡稳定性安全系数,是以ANSYS程序自动计算不收敛为滑坡失稳状态判定依据,计算结果与工程实际有较好的一致性;②滑坡在自重应力场下,随着强度折减系数的增大,坡脚首先产生塑性应区,塑性区逐渐向坡体上方发展,塑性应变区面积渐渐增大,直至折减到某一个值计算不收敛,这时模型达到极限破坏状态;③随着隧道埋深加大,隧道开挖对临近滑坡稳定性影响逐渐降低,滑坡稳定性还受隧道开挖方式的影响;④隧道采用全断面开挖时,此种开挖方式对隧道围岩扰动较大,临近滑坡的变形也会增大,计算获得的安全系数为2.14,要做好滑坡防护与治理工作;⑤隧道采用先左洞再右洞上下台阶法开挖,计算获得的安全系数为2.196,相比于全断面开挖滑坡稳定性安全系数增大一些,但仍需在施工过程中加强监控量测;⑥隧道采用先右洞再左洞上下台阶法开挖,计算获得的安全系数为2.224,是三种开挖方式中最大值,这也表明,此种开挖方式对临近滑坡稳定性影响最小,尽管也会使滑坡产生一定的塑性应变,但是是能够满足实际施工要求的;⑦隧道开挖与滑坡变形是相互作用的,两者的关系密不可分,故数值分析结果应充分结合工程实际,这样才能使得有限元分析计算结果作为实际施工措施的理论支撑。
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