详情

原文传递双洞穿越滑坡段高陡边坡稳定性分析

论文题名：	双洞穿越滑坡段高陡边坡稳定性分析
关键词：	边坡工程;双洞隧道;空间布置;施工模式;数值模拟
摘要：	随着我国经济建设的不断发展，水利水电、公路铁路工程建设事业也在突飞猛进，出现了越来越多的高陡边坡。在边坡中开挖隧道是公路工程中常常会采用的方式。尤其是在高陡边坡中开挖双洞隧道，将对边坡将造成扰动，开挖后边坡的稳定性问题以及边坡的位移、应力分布需要密切关注，一旦出现问题将影响边坡工程的安全。然而，对于双洞隧道的空间布置发生改变，或隧道的施工模式及施工顺序不同时，边坡稳定性受隧道开挖的影响有何规律，边坡的位移、应力分布有何特点，还须做进一步的努力研究。研究结果对于高边坡条件下隧道施工模式的优化以及隧道空间结构的合理布置，具有重要价值。　　本文以卡杨公路隧道双洞穿越滑坡泥石流高陡边坡为背景，综合运用现场调查及文献分析、灰关联法、理论分析以及数值模拟方法，对卡杨公路工程高陡边坡稳定因素的敏感性进行了理论研究，并针对开挖前边坡的自然稳定性及双洞穿越条件下隧道空间结构布置、隧道施工模式对边坡稳定的影响进行了详细的研究。本文的主要研究内容及结论如下: 　　1、针对雅砻江卡拉、杨房沟水电站交通专用公路工程中的双洞穿越高陡边坡的边坡稳定问题，依据隧道及边坡工程理论，结合现场调查及文献综合分析方法，系统总结出了影响边坡稳定的主控影响因素主要为岩土体重度ρ、边坡坡度α、粘聚力c、内摩擦角ψ和地下水位hw。进而依据灰色关联分析法，在设计5因素6水平的基础上建立了均匀实验模型，对主控因素影响边坡稳定的敏感性进行了灰关联分析，发现摩擦角对边坡稳定的影响最为敏感，其次是重度、粘聚力和边坡坡度，三者均为非常重要的敏感因素。　　2、针对卡杨公路工程区域边坡条件的复杂性，将边坡分为洞口段边坡、深埋段边坡和滑坡段边坡，采用数值模拟的方法对隧道开挖前的自然边坡稳定性进行了分析，结果表明:隧道深埋段开挖后对边坡扰动小而使边坡稳定性较好;而滑坡段边坡安全系数为1.10，已接近极限平衡状态，隧道开挖前须特别重视边坡的支护问题;洞口段边坡开挖前基本处于稳定状态，但由于隧道浅埋，隧道开挖可能会对边坡的稳定造成影响，应密切关注边坡变形的变化。　　3、采用数值模拟的方法，研究了双洞穿越高陡边坡时隧道的不同空间结构布置对边坡稳定性的影响，得到了在隧道不同空间结构布置情况下开挖完成后边坡的应力、位移特征。研究结果表明，边坡随隧道水平间距的减小而趋于不稳定，当双洞隧道水平间距不同时，间距越大，隧道的开挖对边坡的影响越小，当间距过小(如本文中间距15m)时，边坡将产生极大的变形而滑动破坏，而靠边坡临空面一侧隧道对边坡稳定起控制性作用，因此隧道离临空面越远，对边坡稳定性影响越小;双洞竖向埋深变化时，隧道深埋要优于浅埋和中等埋深，埋深过浅对于边坡的稳定性是最不利的，随隧道埋深的减小，隧道开挖的影响范围逐渐由坡脚转移至坡顶处，埋深过浅易发生上方岩土体向隧道的坍塌，深埋隧道仅对坡脚有一定影响，且坡脚最终总体与另外两种情况下的数值相差不大。以上结论对于隧道空间布置的合理选择提供了理论依据。　　4、对双洞穿越高陡边坡时隧道的不同施工模式和施工顺序对边坡稳定性的影响进行分析，得到了不同情况下边坡的应力、位移变化规律。研究结果表明，左洞先行的台阶法施工，由于隧道开挖过程中应力分布释放，且左洞先行使边坡应力二次分布有更多的调整空间，开挖后边坡整体位移最小，因此对工程安全是最有利的;而右洞先行的全断面法对工程安全最为不利，原因是全断面法开挖步的减少和右洞先行的施工模式都不利于应力的释放调整，尤其是右侧隧道开挖后，坡面就产生了较大的位移，致使后续左洞施工对边坡位移的影响都变得不可忽略。此结论对于隧道工程中的施工工法的选择具有一定的参考意义，在与本文围岩、边坡条件相似的工程中应尽量采用左洞先行的台阶法进行隧道的开挖，有利于控制边坡的位移。
作者：	赵可
专业：	岩土工程
导师：	肖清华
授予学位：	硕士
授予学位单位：	西南交通大学
学位年度：	2014
正文语种：	中文