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抗滑桩在隧道—滑坡正交体系下的加固技术研究

抗滑桩在隧道—滑坡正交体系下的加固技术研究

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作者：杜升涛中国铁道科学研究院

学位级别：硕士

隧道穿越不良地质地段时,滑坡病害常常是一个令工程师们头疼的问题,如果选线时不可避免的要穿越滑坡,加上人们现阶段对滑坡认识的局限性,往往在隧道开挖过程中或者隧道贯通后,隧道衬砌开裂变形、山体开裂蠕动,这时才发现隧道位于老滑坡... 详细信息

隧道穿越不良地质地段时,滑坡病害常常是一个令工程师们头疼的问题,如果选线时不可避免的要穿越滑坡,加上人们现阶段对滑坡认识的局限性,往往在隧道开挖过程中或者隧道贯通后,隧道衬砌开裂变形、山体开裂蠕动,这时才发现隧道位于老滑坡不良地质体中,这就需要对病害进行治理。本文针对襄渝线K328+056-K328+579.2赵家塘隧道滑坡这一典型的“隧道-滑坡”正交体系工点为研究对象,通过地质调绘、力学计算、有限元数值模拟、地质力学模型试验等多种手段,对此工点的隧道与滑坡的相互作用机理、抗滑桩加固的机理、抗滑桩相关参数(如抗滑桩与隧道间距、抗滑桩的桩间距等)进行了较为深入的研究,主要研究内容如下： (1)对“隧道-滑坡”正交体系的类型进行了详细的论述,总结了滑坡地段隧道和滑坡的变形特征、引起隧道和滑坡变形的影响因素以及相应的5种地质力学模型。 (2)针对襄渝线K328+056-K328+579.2赵家塘隧道滑坡这一典型的“隧道-滑坡”正交体系工点,通过地质调绘从地质角度分析了老滑坡复活的原因和隧道变形破坏的原因,从而得出了其相互作用机理。对滑坡的推力进行了天然、暴雨、地震3种工况下的计算,再对隧道支挡前进行了内力计算,得出了隧道受到了明显的偏压作用,从隧道受力的角度分析了隧道变形破坏的原因。 (3)通过选用抗滑桩支挡和排水工程综合治理的方案,对天然工况下的隧道支挡前后进行了受力对比,得出了抗滑桩加固“隧道-滑坡”正交体系的加固机理,并且验证了埋入式抗滑桩对这种体系具有很好的加固效果。 (4)运用FLAC3D有限元分析软件对赵家塘滑坡隧道进行了5种工况的模拟分析,得出了合理的桩隧间距和抗滑桩的中-中间距。 (5)进行室内地质力学模型试验,由“隧道-滑坡”正交体系无支挡、抗滑桩支挡时抗滑桩中-中间距3.5倍桩径和5倍桩径3组模型试验,将坡体表面位移和隧道的内力图进行了对比分析,认为抗滑桩加固的效果显著,并且验证了数值模拟里面的结果。

关键词： “隧道-滑坡”正交体系机理抗滑桩桩隧间距桩间距

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高速公路隧道—抗滑桩正交体系结构力学模式及变形分析

高速公路隧道—抗滑桩正交体系结构力学模式及变形分析

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作者：岳焕闯北京交通大学

学位级别：硕士

本文针对重庆至巫溪高速公路线路里程LK0+577.3511～LK0+765.5665段典型“隧道-滑坡”正交体系,通过理论分析、数值模拟、模型试验等方法,对隧道与滑坡的相互作用机理、抗滑桩布置参数展开研究,主要研究内容和结论如下:(1)根据滑坡体与... 详细信息

本文针对重庆至巫溪高速公路线路里程LK0+577.3511～LK0+765.5665段典型“隧道-滑坡”正交体系,通过理论分析、数值模拟、模型试验等方法,对隧道与滑坡的相互作用机理、抗滑桩布置参数展开研究,主要研究内容和结论如下:(1)根据滑坡体与隧道相对位置,将“隧道-滑坡”正交体系划分为6种情况;在不考虑衬砌弹性抗力影响的情况下,采用结构力学方法,给定隧道在滑坡推力及偏压荷载作用下衬砌内力的隐式解;并从纵向将“隧道-滑坡”正交体系等效简化为局部受均载的变基床系数弹性地基无限长梁模型,求解“隧道-滑坡”正交体系中衬砌纵向的弯矩、剪力及位移。(2)采用FLAC3D有限差分软件对11种工况进行了数值模拟,分析研究不同抗滑桩布置参数对加固滑坡的变化影响规律,模拟结果表明:抗滑桩的存在明显减小隧道结构受到的围岩偏压作用,初支结构拱顶位移减小约28.3%～61.8%,左拱腰位移减小约35.6%～71.3%,左拱脚位移减小约21.0%～75.1%,左墙脚位移减小约35.4%～77.6%,拱底位移减小约9.4%～25%;对于无法避免与滑面相交的隧道,宜采用“上挡下托式”抗滑桩,“上挡式”抗滑桩主要起减压作用,桩隧间距保持在1～2倍隧道跨度,“下托式”抗滑桩主要起限位作用,桩隧间距保持在0.5～1倍隧道跨度,综合考虑土拱效应、土结相互作用及经济效益,推选合理桩间距约为3～4倍桩径。(3)进行了 4组相似比为1:100的模型试验,开展了抗滑桩合理桩间距的研究,对比分析了滑坡体位移、抗滑桩桩后土压力、桩内力、桩顶位移、衬砌的土压力及内力等结果,对参数范围和效应进行考察,并通过Particle Image Velocimetry(PIV)技术,观测隧洞开挖过程中衬砌附近围岩瞬态位移场、“上挡式”抗滑桩位移及后方滑楔体的变形发展规律。对桩间距的合理取值范围进行了工程类比和试验参数分析。

关键词： “隧道-滑坡”正交体系受力变形模式抗滑桩合理桩隧间距桩间距

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