滑坡-隧道相互作用分析及控制对策
发布时间：2022-02-21 09:42
近年来,我国铁路和公路不断向西部山区延伸,线路以各种方式穿越滑坡等不良地质体难以避免,不良地质体对铁路、公路危害极大,影响深远。其中,隧道与不良地质体的相互作用机理极其复杂,工程难题众多。本文从近年来所遭遇的隧道穿越滑坡体的突出问题出发,通过现场调查、理论分析、数值模拟、原位监测和工程验证等手段,开展了滑坡-隧道相互作用下隧道的破坏模式、作用机理及控制技术的研究,取得了以下成果:（1）滑坡-隧道相互作用下隧道的破坏模式从滑坡发育过程和破坏特征入手,结合隧道穿越滑坡体的部位,提出了具有代表性的滑坡-隧道相互作用下6种隧道破坏模式,即:牵引段-隧道纵向拉裂破坏、滑面（带）-隧道横向剪切破坏、滑面（带）-隧道纵向剪切破坏、滑坡侧界-隧道横向错断破坏、薄滑体-隧道纵向挤压破坏和滑体下部-隧道拖曳破坏。通过典型案例的剖析,揭示了各种破坏模式的特点。（2）滑坡-隧道相互作用的机理针对滑坡侧界-隧道横向错断破坏、滑面（带）-隧道纵向剪切破坏、牵引段-隧道纵向拉裂破坏3种破坏模式,选取西北地区某铁路隧道、广乐高速公路大源1号隧道和西南地区某高速公路隧道,基于滑坡变形破坏特征和隧道变形破坏特征,建立了隧...
【文章来源】：中国铁道科学研究院北京市
【文章页数】：200 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
成昆线东荣河1号隧道滑坡Fig.1-1LandslideofDongronghetunnelNO.1ofChengdu-KunmingRailway
绪论2中国铁道科学研究院图1-1成昆线东荣河1号隧道滑坡Fig.1-1LandslideofDongronghetunnelNO.1ofChengdu-KunmingRailway1991年7~9月，受长时间的强降雨影响，诱发成昆线林场古滑坡复活，如图1-2所示，滑体方量达到了1.5×107m3，滑面（带）深50m，致使成昆铁路林场隧道段约860m的线路产生严重的变形，最大水平位移约350mm，最大垂直沉降约300mm；图1-2林场隧道滑坡平面图Fig.1-2LandslideplanofForestFarmtunnel1993年，为了扩能增效，拟在襄渝线柴家坡隧道的河侧新修建一条平行的隧道。但是在新修建的隧道未能贯通的情况下，由于滑坡体的偏压作用，使得新老两条隧道先后都产生了严重的变形，严重影响到隧道的安全运输[2]；1999年6月，漳龙高速公路乌石山隧道因连降暴雨，诱发山体发生蠕滑现象，造成隧道洞口段围岩富水软化和山体产生变形滑移，导致隧道和地表多处出现不同程度的裂缝和变形，严重影响到隧道的安全[3]；2006年6月，奉节至云阳高速公路分界梁隧道出口因持续多日的降雨使得隧道右线洞口的边仰坡产生边坡滑动的现象，随之隧道左洞出现开裂[4]；
滑坡-隧道相互作用分析及控制对策中国铁道科学研究院11体松弛、应力重新调整，以至于地表水下渗软化滑面（带），主滑段首先发生蠕动变形，牵引段因下部失去支撑而发生主动土压裂破坏，在后缘位置产生张拉裂缝，牵引段的破裂面与大主应力1σ的夹角呈45Φ/2o（Φ为内摩擦角），与主平面呈1α=45o+Φ/2。主滑段一般属纯剪切受力，即受平行滑面（带）的下滑力与滑床的阻滑力构成一对力偶作用，派生出主压应力11σ、主拉应力31σ，从而形成一组压性剪裂面。当滑坡位移较大时，在滑动带的上下形成一或两个剪切光滑面（带），并常有擦痕。抗滑段为被动土压破坏面，即反翘出口。该面与大主应力1σ的夹角为45oΦ/2，与水平面的夹角3α为245o+Φ/2α，2α为主滑面（带）与水平面的夹角。不过受地层结构和临空条件的控制，剪出口常有多条，该段滑面（带）也具有一定的曲面形态。此外，对于岩质滑坡而言，其破裂面主要受结构面的控制，滑动面可能追踪原有的结构面发育。图2-1滑坡的断面破坏特征图Fig.2-1Sectionfailurecharacteristicdiagramoflandslide
【参考文献】：
期刊论文
[1]正交体系下滑坡与滑体以下隧道相互作用研究[J]. 叶浩,张科. 公路. 2019(12)
[2]微型钢管群桩与抗滑桩联合支护方案在高速公路隧顶滑坡处治中的应用[J]. 苟栋元,刘中帅,李海平. 公路交通技术. 2019(05)
[3]香丽高速公路昌格洛老滑坡稳定性研究[J]. 魏家旭,张玉芳. 铁道建筑. 2019(08)
[4]大准铁路南坪隧道滑坡病害原因及治理方案分析[J]. 王江胜. 神华科技. 2019(07)
[5]隧道-洞口滑坡体系受力特征及变形模式[J]. 赵金,吴红刚,刘德仁,牌立芳,李玉瑞. 中国地质灾害与防治学报. 2019(03)
[6]多次分段注浆钢花管单桩抗滑性能模型试验研究[J]. 周文皎,魏少伟,张玉芳. 岩土力学. 2019(11)
[7]几种常用边坡稳定性分析方法的比较[J]. 祝方才,刘佳鹏,刘增杰. 湖南工业大学学报. 2019(02)
[8]多次分段注浆钢花管桩群结构抗滑性能模型试验研究[J]. 张玉芳,魏少伟,周文皎,李鼎伟,周滨. 岩石力学与工程学报. 2019(05)
[9]滑坡内隧道变形模式与荷载计算方法[J]. 赵金,吴红刚,刘德仁,牌立芳,李玉瑞. 中国地质灾害与防治学报. 2019(01)
[10]陆路交通隧道-滑坡平行体系模型建立与试验验证[J]. 牌立芳,赖天文,吴红刚. 铁道建筑. 2018(12)
博士论文
[1]高速铁路岩溶地基复合注浆强化理论与路基稳定性研究[D]. 宋国壮.北京交通大学 2019
[2]大变形诱发隧道塌方全过程分析及防治技术研究[D]. 杨忠民.北京科技大学 2019
[3]穿越花岗岩蚀变带的隧道突涌机理及施工许可评价方法研究[D]. 蔡俊华.中国地质大学 2018
[4]滑坡区隧道自锚式新型加固结构研究[D]. 尹静.西南交通大学 2016
[5]隧道围岩与支护结构稳定可靠性分析方法研究[D]. 梁斌.湖南大学 2015
[6]隧道工程富水断层破碎带注浆加固机理及应用研究[D]. 张伟杰.山东大学 2014
[7]浅埋偏压隧道稳定性分析及其可靠度研究[D]. 罗伟.中南大学 2014
[8]隧道—滑坡体系的变形机理及控制技术研究[D]. 吴红刚.中国铁道科学研究院 2012
[9]铁路隧道下穿既有路基沉降规律及控制标准研究[D]. 娄国充.北京交通大学 2012
[10]软弱围岩隧道变形特征与控制技术研究[D]. 李文江.西南交通大学 2012
硕士论文
[1]大准铁路南坪隧道滑带土非饱和蠕变特性试验研究[D]. 汪锴.西南科技大学 2019
[2]大准铁路南坪隧道—滑坡相互作用机理研究[D]. 王雄.西南科技大学 2019
[3]隧道—滑坡体系受力模式与变形机理研究[D]. 赵金.兰州交通大学 2019
[4]基于影响线概念的黄土滑坡削方减载稳定性计算与分析[D]. 刘阳.长安大学 2019
[5]南坪隧道—滑坡相互作用机理数值模拟研究[D]. 王海龙.西南科技大学 2018
[6]高速公路隧道—抗滑桩正交体系结构力学模式及变形分析[D]. 岳焕闯.北京交通大学 2018
[7]预应力锚索在隧道洞口顺层仰坡加固中的应用研究[D]. 乔梁.西安工业大学 2018
[8]织金至纳雍铁路工程地质选线研究[D]. 王志军.西南交通大学 2018
[9]隧道—滑坡平行体系下隧道受力变形机理分析[D]. 张科.华中科技大学 2017
[10]管棚支护作用下隧道洞口段稳定性施工影响因素研究[D]. 李国威.哈尔滨工业大学 2017
本文编号：3636995
【文章来源】：中国铁道科学研究院北京市
【文章页数】：200 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
成昆线东荣河1号隧道滑坡Fig.1-1LandslideofDongronghetunnelNO.1ofChengdu-KunmingRailway
绪论2中国铁道科学研究院图1-1成昆线东荣河1号隧道滑坡Fig.1-1LandslideofDongronghetunnelNO.1ofChengdu-KunmingRailway1991年7~9月，受长时间的强降雨影响，诱发成昆线林场古滑坡复活，如图1-2所示，滑体方量达到了1.5×107m3，滑面（带）深50m，致使成昆铁路林场隧道段约860m的线路产生严重的变形，最大水平位移约350mm，最大垂直沉降约300mm；图1-2林场隧道滑坡平面图Fig.1-2LandslideplanofForestFarmtunnel1993年，为了扩能增效，拟在襄渝线柴家坡隧道的河侧新修建一条平行的隧道。但是在新修建的隧道未能贯通的情况下，由于滑坡体的偏压作用，使得新老两条隧道先后都产生了严重的变形，严重影响到隧道的安全运输[2]；1999年6月，漳龙高速公路乌石山隧道因连降暴雨，诱发山体发生蠕滑现象，造成隧道洞口段围岩富水软化和山体产生变形滑移，导致隧道和地表多处出现不同程度的裂缝和变形，严重影响到隧道的安全[3]；2006年6月，奉节至云阳高速公路分界梁隧道出口因持续多日的降雨使得隧道右线洞口的边仰坡产生边坡滑动的现象，随之隧道左洞出现开裂[4]；
滑坡-隧道相互作用分析及控制对策中国铁道科学研究院11体松弛、应力重新调整，以至于地表水下渗软化滑面（带），主滑段首先发生蠕动变形，牵引段因下部失去支撑而发生主动土压裂破坏，在后缘位置产生张拉裂缝，牵引段的破裂面与大主应力1σ的夹角呈45Φ/2o（Φ为内摩擦角），与主平面呈1α=45o+Φ/2。主滑段一般属纯剪切受力，即受平行滑面（带）的下滑力与滑床的阻滑力构成一对力偶作用，派生出主压应力11σ、主拉应力31σ，从而形成一组压性剪裂面。当滑坡位移较大时，在滑动带的上下形成一或两个剪切光滑面（带），并常有擦痕。抗滑段为被动土压破坏面，即反翘出口。该面与大主应力1σ的夹角为45oΦ/2，与水平面的夹角3α为245o+Φ/2α，2α为主滑面（带）与水平面的夹角。不过受地层结构和临空条件的控制，剪出口常有多条，该段滑面（带）也具有一定的曲面形态。此外，对于岩质滑坡而言，其破裂面主要受结构面的控制，滑动面可能追踪原有的结构面发育。图2-1滑坡的断面破坏特征图Fig.2-1Sectionfailurecharacteristicdiagramoflandslide
【参考文献】：
期刊论文
[1]正交体系下滑坡与滑体以下隧道相互作用研究[J]. 叶浩,张科. 公路. 2019(12)
[2]微型钢管群桩与抗滑桩联合支护方案在高速公路隧顶滑坡处治中的应用[J]. 苟栋元,刘中帅,李海平. 公路交通技术. 2019(05)
[3]香丽高速公路昌格洛老滑坡稳定性研究[J]. 魏家旭,张玉芳. 铁道建筑. 2019(08)
[4]大准铁路南坪隧道滑坡病害原因及治理方案分析[J]. 王江胜. 神华科技. 2019(07)
[5]隧道-洞口滑坡体系受力特征及变形模式[J]. 赵金,吴红刚,刘德仁,牌立芳,李玉瑞. 中国地质灾害与防治学报. 2019(03)
[6]多次分段注浆钢花管单桩抗滑性能模型试验研究[J]. 周文皎,魏少伟,张玉芳. 岩土力学. 2019(11)
[7]几种常用边坡稳定性分析方法的比较[J]. 祝方才,刘佳鹏,刘增杰. 湖南工业大学学报. 2019(02)
[8]多次分段注浆钢花管桩群结构抗滑性能模型试验研究[J]. 张玉芳,魏少伟,周文皎,李鼎伟,周滨. 岩石力学与工程学报. 2019(05)
[9]滑坡内隧道变形模式与荷载计算方法[J]. 赵金,吴红刚,刘德仁,牌立芳,李玉瑞. 中国地质灾害与防治学报. 2019(01)
[10]陆路交通隧道-滑坡平行体系模型建立与试验验证[J]. 牌立芳,赖天文,吴红刚. 铁道建筑. 2018(12)
博士论文
[1]高速铁路岩溶地基复合注浆强化理论与路基稳定性研究[D]. 宋国壮.北京交通大学 2019
[2]大变形诱发隧道塌方全过程分析及防治技术研究[D]. 杨忠民.北京科技大学 2019
[3]穿越花岗岩蚀变带的隧道突涌机理及施工许可评价方法研究[D]. 蔡俊华.中国地质大学 2018
[4]滑坡区隧道自锚式新型加固结构研究[D]. 尹静.西南交通大学 2016
[5]隧道围岩与支护结构稳定可靠性分析方法研究[D]. 梁斌.湖南大学 2015
[6]隧道工程富水断层破碎带注浆加固机理及应用研究[D]. 张伟杰.山东大学 2014
[7]浅埋偏压隧道稳定性分析及其可靠度研究[D]. 罗伟.中南大学 2014
[8]隧道—滑坡体系的变形机理及控制技术研究[D]. 吴红刚.中国铁道科学研究院 2012
[9]铁路隧道下穿既有路基沉降规律及控制标准研究[D]. 娄国充.北京交通大学 2012
[10]软弱围岩隧道变形特征与控制技术研究[D]. 李文江.西南交通大学 2012
硕士论文
[1]大准铁路南坪隧道滑带土非饱和蠕变特性试验研究[D]. 汪锴.西南科技大学 2019
[2]大准铁路南坪隧道—滑坡相互作用机理研究[D]. 王雄.西南科技大学 2019
[3]隧道—滑坡体系受力模式与变形机理研究[D]. 赵金.兰州交通大学 2019
[4]基于影响线概念的黄土滑坡削方减载稳定性计算与分析[D]. 刘阳.长安大学 2019
[5]南坪隧道—滑坡相互作用机理数值模拟研究[D]. 王海龙.西南科技大学 2018
[6]高速公路隧道—抗滑桩正交体系结构力学模式及变形分析[D]. 岳焕闯.北京交通大学 2018
[7]预应力锚索在隧道洞口顺层仰坡加固中的应用研究[D]. 乔梁.西安工业大学 2018
[8]织金至纳雍铁路工程地质选线研究[D]. 王志军.西南交通大学 2018
[9]隧道—滑坡平行体系下隧道受力变形机理分析[D]. 张科.华中科技大学 2017
[10]管棚支护作用下隧道洞口段稳定性施工影响因素研究[D]. 李国威.哈尔滨工业大学 2017
本文编号：3636995
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