土体稳定性

土体稳定性（精选三篇）

土体稳定性 篇1

盾构进出洞施工质量的好坏将直接影响到建成后隧道或管道的轴线质量、进出洞口环境保护的成效及工程施工的成败。如何控制盾构进出洞施工技术,如何对盾构进出洞段土体稳定性进行评价,是一项值得研究、探讨的课题。

1 盾构进出洞中易发生的事故

在实际工程当中,盾构进出洞一直存在着很大的风险,特别是当盾构工作井周围地层为自稳能力差、透水性强的松散砂土或饱和含水黏土时,如施工控制不当,很容易使得大量的土体和地下水向工作井内塌陷,导致洞周大面积地表下沉,危及地下管线和附近建筑物。目前常见的事故如下:1)洞门处土体涌入井内;2)洞口周圈涌泥水;3)盾构出工作井洞口时上抬或下沉。

2 洞周加固土体稳定性力学模型

针对盾构进出洞的难题,很多学者对洞周土体稳定性分析进行了研究,建立起了不同的力学模型,其中主要有以下三种力学模型:

1)板理论模型。a.假定加固土体为整体板块,根据日本JJGA规定,计算加固体厚度h。b.应用静力理论进行验算:以单圆为例,将加固土体视为周边自由支撑的弹性圆板,在外侧水土压力作用下,对板中心处的最大弯曲应力和支座处的最大剪力进行强度验算。

2)黏性土滑移失稳模型。对于黏性土加固土体稳定性采用如图1所示进行验算。

加固土体在地面荷载P和上部土体作用下可能沿某滑动面向洞内整体滑动,通过计算土体的抗滑移稳定系数来确定进出洞的安全性。

3)根据土体扰动理论进行计算。加固横断面的尺寸可根据挖掘隧道时,断面周围产生的塑性范围来进行确定。塑性范围可按隧道上部松动的方法推求,在挖掘地层的情况下,地中土应力失去平衡,在掘削端面的周围将产生附加应力,根据摩尔包络线破坏条件,从塑性松动圈应力平衡和破坏条件建立平衡方程,再代入注浆加固边界条件得出塑性范围。

3 盾构进出洞施工方法和技术控制

3.1 端头土体加固的施工方法及其适用性

端头加固可以单独采用一种或多种工法相结合的加固手法,主要取决于地质情况、地下水、覆盖层厚度、盾构机型号、施工环境等因素。现将工程中常见的盾构进出洞土体加固工法的综合性能作一对比,见表1。

3.2 盾构进出洞技术控制

在施工过程中,除了端头土体加固措施以外,对盾构本身的适当调整和洞门形式恰当的选取也能很好的保证盾构进出洞顺利的进行,其具体技术控制内容见图2。

4 结语

1)滑移理论验算其稳定性结果是偏于安全的,对安全系数起主导因素的土体参数是加固土体的粘聚力C。2)扰动理论计算出土体的横向加固尺寸远小于构造上尺寸,只要横向尺寸能够满足防水、防坍塌等构造上的要求,土体在抵抗扰动上就可以保证有足够安全系数。3)只要通过认真研究,分析客观条件,摸透工程所处地层的土性,制定相应的进出洞技术措施,就能使工程的施工进展顺利,工程质量得到保证。

摘要：根据盾构进出洞工序是盾构隧道的关键工序,总结了进出洞段土体稳定性力学分析模型,归纳了盾构进出洞施工方法和控制技术要点,并通过进出洞技术措施的实施,从而保证了施工质量。

关键词：盾构,进洞,出洞,土体稳定性,施工技术,控制

参考文献

[1]赵峻,戴海蛟.盾构法隧道软土地层盾构进出洞施工技术[J].岩石力学与工程学报,2004,23(2):5147-5152.

[2]吴韬.大型盾构进出洞施工技术及加固土体受力机理分析[D].上海:同济大学硕士学位论文,2006.

土体边坡稳定有哪些研究方法？ 篇2

从理论上说，研究土体边坡稳定有两类方法，一是利用弹性、塑性或弹塑性理论确定土体的应力状态，二是假定土体沿着一定的滑动面滑动而进行极限平衡分析，

第一类方法对于边界条件比较复杂的土坡较难以得出精确解，国内外许多人在这方面进行不少研究工作，也取得一些进展，近年来还可采用有限单元法，根据比较符合实际情况的弹塑性应力应变关系，分析土坡的变形和稳定，一般称为极限分析法，

土体稳定性 篇3

关键词：护坡,稳定性,不同土体

护坡是河道治理和堤防安全的重要工程。经常使用的护坡有现场浇筑混凝土、毛石护坡、浆砌石护坡等形式,这类护坡常常是强调了护坡的单一功能,对生态环境的保护起到了负面的影响与作用。因此,在有些护坡的设计过程中,将对环境有益的影响因素加以考虑,使护坡的形式就由以往的纯工程性护坡逐渐向生态环保型护坡方向发展[1,2,3,4,5],铰接式混凝土砌块护坡就此开始被使用。

当前,针对铰接式混凝土砌块护坡稳定性从理论方面研究还不多见[6,7,8,9],绝大多数文献都是施工方法的介绍。为此,本文以沈阳鸟岛公园铰接式混凝土砌块护坡为例,利用强度折减法和有限差分原理,并采用FLAC分析软件探讨该护坡不同土体状况下的稳定性,从而为该护坡设计和应用提供参考依据。

1工程概况

沈阳鸟岛公园位于浑河城区段上游,河中形成一岛屿,面积约0.8 km2,周边长约3.5 km,位置如图1所示。由于2005年发生大洪水,使岛周围原有干砌石护坡被冲毁。鸟岛公园为2006年沈阳“世园会”的一部分,工期仅半年,因此本工程要求:提高护坡抗冲刷能力,护坡形式须考虑景观效果,不能减小岛的面积,施工进度要快[10]。经综合考虑并与其它形式护坡进行比较,最终采用铰接式混凝土砌块护坡。砌块形状和尺寸如图2所示,坡脚和坡顶的铺筑方式如图3所示。

2强度折减法的基本原理

按照安全系数的定义,假设在某个剪切面上土体中任一点的抗剪强度可用Mohr-Coulomb破坏准则表示为[11]:

式中:τ———作用在剪切面上的切向应力,k Pa;

c———土的的粘聚力,k Pa;

σ———作用在剪切面上的法向应力,k Pa;

φ——土的内摩擦角,(°)。

则该点土体在假设剪切面上的强度折减系数F(即安全系数)为:

式中:τf———土的抗剪强度,k Pa。

如果此时土体未发生剪切破坏,土的实际剪应力与实际中得以发挥的抗剪强度相同,即:

式中:c'———折减后土的粘聚力,k Pa;

φ'——折减后土的内摩擦角,(°)。

折减后的抗剪强度指标分别为:

式(4)中F可以看作为强度折减系数。强度折减法的关键是用式(3)和式(4)来调整土的c和 φ,之后对护坡稳定性进行数值计算,循环计算,直至折减系数达到临界破坏,此时的折减系数即为安全系数F。

3 FLAC计算原理

FLAC软件的基本原理是拉格朗日有限差分法(fast la- grangian finite difference method)。拉格朗日法采用差分方法求解,首先将要求解的区域划分成四边形的网格,在边界和周围等不规则处也可用三角形网格拟合。

采用FLAC进行数值模拟时,有3个基本部分必须指定: 有限差分网格;本构关系和材料特性;边界和初始条件。网格用来定义分析模型的几何形状,本构关系和与之对应的材料特性用来表征模型在外力作用下的力学相应特性,边界和初始条件用来定义模型和初始状态。

4工程实例分析

沈阳市鸟岛公园护坡工程坡度为29°,采用45 kg砌块, 计算其稳定安全系数。具体参数见表1,护坡的几何形状及坡面受力见图4,网格划分见图5。经计算,护坡的稳定安全系数为1.79>1,护坡安全。

5不同土体的护坡稳定性分析

5.1计算模型

对于铰接式混凝土砌块护坡,坡顶有砌块,并在其上浇筑1 m宽的混凝土压重,坡底做浆砌石护脚,因此砌块不同质量时护坡不同位置受力不同,如表2所示,荷载均按照均布载荷计算。不同土体材料参数如表3所示。

k N

5.2稳定安全系数

不同坡度和砌块质量时,护坡的稳定安全系数计算结果如表4所示。

从表3、表4分析可知,随着土体粘聚力增大和内摩擦角减小,护坡的坡度角随之增大到一定角度,黏土护坡稳定性更好。不管何种土体,当坡度为40°~45°,砌块质量为45~55 kg时,护坡的稳定性较容易得到保证,并且可以减少砌块数量, 容易装运,方便施工。

6结语

(1)通过工程实例可以看出,选择铰接式混凝土砌块护坡能够满足安全稳定性的要求。

(2)对于同一土体,护坡稳定安全系数随着坡度和砌块质量增加逐渐减小,但是砌块质量对护坡稳定安全系数影响不是特别显著。