隧道洞口边坡稳定性研究

论文摘要

隧道洞口施工难以避免出现滑坡、崩塌、偏压、泥石流和雪崩等地质灾害,滑坡是其中最常见的地质灾害。由于隧道洞口的安全关系到隧道能否顺利进洞并安全施工,是隧道施工中的首要工程。采用工程地质分析方法总结得出了隧道洞口边坡破坏模式。采用有限元软件FLAC分析了坡面平行型和坡面正交型两种典型隧道洞口边坡的稳定性情况。完成的主要工作和取得的成果如下:①采用工程地质分析方法分析了影响隧道洞口边坡稳定性的因素和隧道洞口边坡破坏模式。影响隧道洞口边坡稳定性的因素包括地层和岩性、地质构造和地应力、岩体结构、工程施工的影响、水、震动和气候等。隧道洞口边坡破坏模式包括崩塌破坏、倾倒破坏、平面破坏、局部塌陷破坏、堆塌破坏和楔体破坏。②采用有限元软件FLAC分析了分离式隧道开挖对坡面平行型隧道洞口边坡稳定性的影响。通过分析得出了隧道开挖后边坡岩体的应力特征、位移特征和稳定性情况。③分析了开挖方式、边坡坡度和隧道埋深对边坡稳定性的影响:左洞先开挖对边坡稳定性的影响略大于右洞先开挖对边坡稳定性的影响;当边坡坡度小于35°时边坡坡度变化对边坡稳定性影响不大,当边坡坡度在35°到55°区间时边坡坡度变化对边坡稳定性的影响急剧增加;当隧道埋深小于15m时,隧道开挖对边坡稳定性影响很大。④以大坪隧道进口边坡为例,采用有限元软件FLAC3D分析了天然状态、洞口刷坡后和隧道开挖后边坡的稳定性。大坪隧道洞口边坡自身稳定性差,破坏模式为剪切滑移模式。洞口刷坡后导致滑坡体阻滑力下降,边坡稳定性降低。隧道开挖后形成内部临空面,隧道上方岩体向下沉降从而带动滑坡体向前滑移。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 问题提出
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 边坡稳定性研究方法与进展
• 1.2.2 隧道洞口边坡稳定性研究现状
• 1.3 研究内容
• 2 隧道洞口边坡破坏模式及极限平衡分析
• 2.1 影响隧道洞口边坡稳定性的因素
• 2.1.1 地层与岩性
• 2.1.2 地质构造和地应力
• 2.1.3 岩体结构
• 2.1.4 工程施工的影响
• 2.1.5 水的作用
• 2.1.6 振动的作用
• 2.1.7 其它因素
• 2.2 隧道洞口边坡破坏模式
• 2.2.1 破坏模式原理
• 2.2.2 隧道洞口边坡破坏模式
• 2.3 隧道洞口边坡极限平衡分析模型
• 2.3.1 极限平衡基本原理
• 2.3.2 坡面正交型隧道洞口边坡稳定性极限平衡分析
• 2.3.3 坡面平行型隧道洞口边坡稳定性极限平衡分析
• 2.4 小结
• 3 坡面平行型隧道洞口边坡稳定性分析
• 3.1 分析方法
• 3.1.1 有限元法概述
• 3.1.2 拉格朗日元法及FLAC 软件
• 3.1.3 隧道洞口边坡计算模型的建立
• 3.2 坡面平行型隧道洞口边坡岩体力学特征分析
• 3.2.1 分析模型
• 3.2.2 应力分布特征
• 3.2.3 位移分布特征
• 3.2.4 边坡稳定性分析
• 3.3 坡面平行型隧道洞口边坡稳定性影响因素分析
• 3.3.1 开挖方式的影响
• 3.3.2 边坡坡度的影响
• 3.3.3 隧道埋深的影响
• 3.4 坡面平行型隧道洞口边坡破坏治理措施研究
• 3.5 小结
• 4 坡面正交型隧道洞口边坡稳定性分析
• 4.1 大坪隧道地质条件
• 4.1.1 地形、地貌
• 4.1.2 地层及岩性
• 4.1.3 地质构造
• 4.1.4 隧道进口段地质情况
• 4.2 数值模拟模型
• 4.2.1 FLAC3D 建模过程
• 4.2.2 模型参数
• 4.2.3 开挖方式及支护方式
• 4.2.4 分析方法
• 4.3 天然状态下边坡稳定性分析
• 4.4 洞口刷坡后边坡稳定性分析
• 4.5 隧道开挖对边坡稳定性影响
• 4.5.1 位移分析
• 4.5.2 剪应力分析
• 4.5.3 初期支护变形分析
• 4.5.4 边坡稳定性分析
• 4.6 小结
• 5 结论及展望
• 5.1 主要结论
• 5.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• A. 攻读硕士学位期间发表论文情况
• B. 作者在攻读硕士学位期间的科研情况