堆積體區(qū)隧道開(kāi)挖與邊坡穩(wěn)定及處治.pdf

1、在四川藏區(qū)公路（汶九高速、雅康高速、綿九高速和汶馬高速）和麗香高速公路設(shè)計(jì)中，發(fā)現(xiàn)隧道洞口段巖堆分布廣泛，這些塌落巖體在坡腳的堆積物結(jié)構(gòu)松散、強(qiáng)度較低、穩(wěn)定性較差，給隧道的設(shè)計(jì)、施工帶來(lái)極大困難。本文依托“重慶交通大學(xué)交通土建工程材料國(guó)家地方聯(lián)合工程實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放基金《基于離散元理論的松散堆積體高邊坡穩(wěn)定性研究》（編號(hào):LHSYS-2013-007），總結(jié)了國(guó)內(nèi)外專(zhuān)家學(xué)者對(duì)處于堆積體區(qū)隧道相關(guān)研究成果，建立洞口段邊坡評(píng)價(jià)方法，并從常規(guī)的開(kāi)挖

2、方式中尋找一種快速、經(jīng)濟(jì)、安全的開(kāi)挖方式，通過(guò)對(duì)走馬嶺隧道邊坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)和模擬出口段隧道開(kāi)挖，得出了以下幾點(diǎn)結(jié)論。
　　①采用室內(nèi)大型直剪儀對(duì)重慶地區(qū)典型堆積體試樣進(jìn)行直剪試驗(yàn)，測(cè)取不同密實(shí)度下的抗剪強(qiáng)度。當(dāng)松散堆積體密實(shí)度由0.3增大到0.6時(shí)，內(nèi)摩擦角由25.67°增大到32.53°，而粘聚力則由5.13Kpa增大到32.29Kpa。
　　②通過(guò)對(duì)堆積體區(qū)隧道邊坡的失穩(wěn)進(jìn)行分析，提出堆積體邊坡的兩種滑動(dòng)失穩(wěn)模式:基巖深埋

3、情況下的圓弧滑動(dòng)和基巖淺埋的界面滑動(dòng)，并用公式推導(dǎo)了在隧道開(kāi)挖擾動(dòng)情況下仰坡失穩(wěn)機(jī)理。
　?、鄄捎昧巳S有限元程序ANSYS對(duì)隧道常規(guī)開(kāi)挖方式（全斷面開(kāi)挖、臺(tái)階法、導(dǎo)坑法），來(lái)模擬堆積體隧道開(kāi)挖，通過(guò)比較得出三種開(kāi)挖方式中臺(tái)階法對(duì)圍巖和邊坡穩(wěn)定性影響最小，而全斷面開(kāi)挖影響最大。
　?、苓\(yùn)用傳統(tǒng)的極限平衡法和有限元程序Plaxis2D對(duì)走馬嶺隧道洞口邊坡進(jìn)行穩(wěn)定性綜合分析，兩種方法得出相同結(jié)果;并采用離散元顆粒流程序PFC2D

4、對(duì)洞口邊坡開(kāi)挖進(jìn)行數(shù)值模擬，通過(guò)對(duì)顆粒位移的比較，得到了錨桿技術(shù)對(duì)于堆積體邊坡加固可以起到明顯效果。
　?、葸\(yùn)用三維有限元程序ANSYS，模擬在不同剛度的初期支護(hù)，通過(guò)監(jiān)測(cè)隧道開(kāi)挖后拱頂圍巖應(yīng)力，得到了隧道最佳支護(hù)剛度。
　?、捱\(yùn)用三維有限元程序ANSYS，采用臺(tái)階法預(yù)留核心土開(kāi)挖方式，分析圍巖和邊坡的位移及塑性區(qū)變化。結(jié)果表明:該方式在第一步環(huán)形開(kāi)挖后，拱頂圍巖和仰坡產(chǎn)生一定位移;第二步左側(cè)臺(tái)階開(kāi)挖后，位移變小;隨后圍巖和