摘要：针对西延高铁广泛分布以三叠系上统砂岩、页岩、侏罗系下统页岩等中~薄缓倾软弱层状岩体的问题,确定岩体物理力学参数,进行数值模拟分析缓倾层状围岩变形特性。现场采集西十高铁隧道典型缓倾层状页岩岩样,通过室内试验获得缓倾层状岩体物理力学参数;建立三维数值模型,考虑层理不同倾角(选择典型的0°、15°、30°层理倾角),研究围岩变形特征及支护结构受力规律。结果表明,(1)中~薄层构造的页岩、砂岩缓倾层状岩体具有明显的非连续性、不均匀性,岩体力学特性呈现典型的各向异性,变形特征明显区别于均质岩体;(2)缓倾层状岩体变形与层状倾角有关,变形以竖向变形为主,水平变形较竖向变形小,水平变形与层理倾角关系密切,变形以岩体剪切滑移变形为主;(3)缓倾层状岩体在层理倾角较小时(<15°),塑性区以拱部为主,仰拱次之,边墙最小,拱部破坏以压溃为主;在层理倾角较大时(15°~30°),塑性区呈现与倾角方向一致的分布特征,拱部及边墙以剪切滑移破坏为主。在层理倾角逐渐变大过程中,围岩的最大、小主应力逐渐由拱顶部位向拱脚部位偏移。数值分析结果为缓倾层状岩体隧道的施工措施设计和工程建设提供了理论支撑。

摘要：预应力锚索作为主动加固手段,可提高边坡的稳定性。但公路边坡的锚固工程并非永久保障,随着岩土体外部荷载以及内部结构的改变,边坡仍然存在失稳破坏的潜在风险。因此,边坡安全性预警研究对于防灾减灾有着重要意义。以某实际预应力锚索加固边坡工程为例,采用数值仿真方式,通过建立边坡稳定性计算模型,得到不同锚索初始预应力下锚索内力增量与边坡岩土体强度折减系数的关系曲线,并将边坡滑动面起始发育和滑动面贯通分别对应的边坡岩土体强度折减系数λ_(1)、λ_(2)对应的点作为边坡安全性预警点,建立以锚索内力增量比作为边坡安全稳定状态的预警指标,提出了基于锚索内力增量比的边坡安全性预警方法和判别标准,该方法消除了锚索初始预应力的影响,便于工程应用,并得到锚索内力增量比在不同阶段的边坡安全性预警阈值与锚索初始预应力呈现出e指数关系,可用公式y=AeBx表示,实际应用中可根据这一关系式实现不同锚索预应力加固边坡安全稳定状态的预警。

摘要：弹性模量作为岩土勘测项目上的必备参数,是反映岩石变形特征的一个重要指标。快速测定岩石弹性模量不仅是工程前期勘测和设计的重要步骤,并且对于工程项目上安全防护具有重要意义。本文针对新生代红砂岩这一具有典型遇水软化特征的软岩,通过开展大量的点荷载试验,并结合其物理力学特征,提出了一种基于点荷载试验的弹性模量估计方法,该方法可以通过点荷载试验结果快速估算新生代红砂岩的弹性模量。同时,针对新生代红砂岩遇水软化的特征,研究了在不同含水率条件下,新生代红砂岩弹性模量的衰变规律,并且提出了新生代红砂岩弹性模量与含水率之间的换算关系。本文研究成果可为相关工程的设计与施工提供依据,并可以为其他岩石弹性模量的快速测定提供参考。

摘要：考虑黄土隧道初期支护滞后效应、开挖扰动效应和管棚注浆扩散效果,基于Pasternak弹性地基梁理论,建立大断面黄土隧道管棚支护力学模型,推导管棚位移和内力的解析公式。以西延高铁宜君隧道洞口浅埋段为研究对象,研究开挖工法、开挖进尺对管棚超前支护力学的影响机制。研究结果表明:(1)由于黄土地层注浆扩散效果不佳,管棚环向承载拱效应不显著,在纵向呈现梁效应,将开挖产生的松动荷载通过弯曲变形传递至初期支护结构和掌子面后方围岩。(2)管棚内力沿纵向呈现正弦函数波动变化,进入掌子面围岩后一定范围内趋于稳定。弯矩最大值出现在开挖未支护区内,剪力最大值出现在支护区和无支护区交界处,管棚剪力数值大于弯矩,工程中应注意管棚截面的抗剪性能。(3)开挖工法对管棚位移和内力影响大于开挖进尺,台阶法开挖能够显著降低管棚位移和内力,台阶法中预留核心土能够减小管棚位移,但对内力影响不大。研究成果可为黄土隧道管棚超前支护设计提供参考。