下穿巨型滑坡的公路隧道结构安全性研究
|
摘要
随着近年来土地的高度化利用,在修建高速公路时,要完全回避滑坡地段是不可能的,在经过综合的技术经济比较后,路线不宜变更时,线路往往多以隧道形式通过滑坡地段。但是,目前对于在滑坡地段修建隧道的相关研究工作开展的还不多。因此,论文结合西部建设重点工程“西昌(黄联关)至攀枝花”高速公路中的酸水湾隧道为实际背景,对下穿巨型滑坡的酸水湾公路隧道结构安全性开展相关研究。
论文采用有限差分程序FLAC~(3D),通过对酸水湾隧道的三维数值模拟分析,得出了在隧道拱顶距滑动面不同距离情况下,在隧道施工进程中,隧道支护结构受力变化规律、隧道上方滑坡体水平位移以及滑坡体应力变化规律、隧道周边位移变化规律,考察了“滑坡—隧道”二者之间的相互影响规律,分析了隧道的合理修建方法。确定了在隧道拱顶距滑动面不同距离下,隧道修建对上方滑坡体的影响程度、合理的隧道施工工法,初步确定了下穿巨型滑坡修建隧道时的安全距离。另一方面,通过分析隧道施工进程中的三维空间影响效应,研究了随着掌子面的不断推进,隧道支护结构受力以及洞周变形的变化规律。此外,初步探讨分析了降雨因素对隧道结构安全性的影响。论文的研究对该工程的设计与施工,以及今后相关类似工程的修建具有一定的指导意义。
With high use of land in recent years, it's impossible to avoid landslide field totally when constructing freeway. The lines often get across landslide field in the form of tunnel when it's not easy to be altered, especially considering the cost of technology and economy. However, just a few research work to be developed now on constructing tunnel at landslide field. So, combination with the Suan Shui Wan road tunnel on Xi Chang (Huang Lian Guan) to Pan Zhi Hua freeway, which is the key project of western region, deploy study on the structure safety of Suan Shui Wan road tunnel which is going through under giant landslide.By 3D numerical simulation analysis of Suan Shui Wan road tunnel with finite difference program, draw the conclusion in process of tunnel construction on the following factors: the variational rule of primarily lining、 the characteristic rule of horizontal displacement and stress of landslide、 changing regulation of rim displacement, seeing about the mutual variational rule of landslide and tunnel, also analyzing the reasonable construction method,all in the precondition of considering different distance of the vault to the slip surface. With analyzing different distance of the vault to the slip surface, put forward the influence degree of the landslide when constructing tunnel under landslide, gain the reasonable construction method, and put forward the safety distance of the tunnel construction going through under the giant landslide. On the other hand, by analyzing the 3D spatial effect in process of tunnel construction, gaining the variational rule of primarily lining and rim displacement with
论文采用有限差分程序FLAC~(3D),通过对酸水湾隧道的三维数值模拟分析,得出了在隧道拱顶距滑动面不同距离情况下,在隧道施工进程中,隧道支护结构受力变化规律、隧道上方滑坡体水平位移以及滑坡体应力变化规律、隧道周边位移变化规律,考察了“滑坡—隧道”二者之间的相互影响规律,分析了隧道的合理修建方法。确定了在隧道拱顶距滑动面不同距离下,隧道修建对上方滑坡体的影响程度、合理的隧道施工工法,初步确定了下穿巨型滑坡修建隧道时的安全距离。另一方面,通过分析隧道施工进程中的三维空间影响效应,研究了随着掌子面的不断推进,隧道支护结构受力以及洞周变形的变化规律。此外,初步探讨分析了降雨因素对隧道结构安全性的影响。论文的研究对该工程的设计与施工,以及今后相关类似工程的修建具有一定的指导意义。
With high use of land in recent years, it's impossible to avoid landslide field totally when constructing freeway. The lines often get across landslide field in the form of tunnel when it's not easy to be altered, especially considering the cost of technology and economy. However, just a few research work to be developed now on constructing tunnel at landslide field. So, combination with the Suan Shui Wan road tunnel on Xi Chang (Huang Lian Guan) to Pan Zhi Hua freeway, which is the key project of western region, deploy study on the structure safety of Suan Shui Wan road tunnel which is going through under giant landslide.By 3D numerical simulation analysis of Suan Shui Wan road tunnel with finite difference program, draw the conclusion in process of tunnel construction on the following factors: the variational rule of primarily lining、 the characteristic rule of horizontal displacement and stress of landslide、 changing regulation of rim displacement, seeing about the mutual variational rule of landslide and tunnel, also analyzing the reasonable construction method,all in the precondition of considering different distance of the vault to the slip surface. With analyzing different distance of the vault to the slip surface, put forward the influence degree of the landslide when constructing tunnel under landslide, gain the reasonable construction method, and put forward the safety distance of the tunnel construction going through under the giant landslide. On the other hand, by analyzing the 3D spatial effect in process of tunnel construction, gaining the variational rule of primarily lining and rim displacement with
引文
[1] 张建永.滑坡研究现状综述[J].中国岩溶.1999,Vol.18,No.3:280～286
[2] 孙广忠,姚宝魁.中国典型滑坡[M].北京:科学出版社.1998
[3] 钟立勋.中国重大地质灾害实例分析[J].中国地质灾害与防治学报,1999,10(3):1～10
[4] 谭玉兰,高波.铁路隧道的病害调查分析.西南交通大学编.西南交通大学百年校庆论文集土木工程分册.成都:西南交通大学出版社,1996,222～225
[5] 成永刚.近二十年来国内滑坡研究的现状及动态[J].地质灾害与环境保护.2003,Vol.14,No.4:1～5
[6] 李文军等.斜坡病害与隧道变形问题雏议[J].中国地质灾害与防治学报,1995,6(1):74～80
[7] 马惠民等.坡体病害地段隧道变形机理及其防治技术[J].滑坡文集,2003,75～85
[8] 郑静,马惠民.山区铁路隧道变形与坡体病害的防治措施[J].滑坡文集,2003,21～29
[9] 陶志平.滑坡地段隧道变形机理及灾害预测和治理研究[D].西南交通大学博士研究生学位论文.2004
[10] 李隽蓬,谢强.土木工程地质[M].成都:西南交通大学出版社,2001.107～113
[11] 马惠民等.坡体病害地段隧道变形机理及其防治技术[J].滑坡文集.2003,150～157
[12] Under the Sponsorship of the Sichuan Bureau of Geology and Mineral Resources.Geologic Tripping Guidebook to the Geology and Geomorphology of the Yangtze Gorges and Rockfalls and Landslides [M].Chengdu:Chengdu University of Science and Technology Press, 1992.14～29
[13] 渡正亮,酒井淳行(日).地地概查调查考方,土木工程资料.
[14] 陈守义.试论土的应力应变模式与滑坡发育过程的关系岩土力学,1996,17(3):21～26
[15] 徐邦栋.滑坡分析与防治[M].北京:中国铁道出版社.2001
[16] 四川省煤田地质工程勘察设计研究院,西昌至攀枝花高速公路施工图阶段工程地质详勘报告,成都:2002
[17] 文海家,张永兴等.滑坡预报国内外研究动态及其发展趋势[J].中国地质灾害与防治学报.2004,Vol.15,No.1:1～4
[18] 马骥等.国外滑坡防治与研究现状述评[A].滑坡文集(第三集).北京:中国铁道出版社.
[19] Bentley, Stephen P, Siddle Howard J. Landslide research in the South Wales coalfield [J].Engineering Geology. 1996, 43(1):65～80
[20] Cruden D M,Lu Z Y, etal. 1939 Montagneuse River landslide,Alberta[J].Canadian Geotechnical Journal. 1997,34(5):799～810
[21] 黄玲娟,林孝松.滑坡与降雨研究[J].湘潭师范学院学报(自然科学版).2002.24(4):55～62
[22] 吴宏伟,陈守义,庞宇威.雨水入渗对非饱和土坡稳定性影响的参数研究[J].岩土力学.1999.20(1):1～14
[23] 陈善雄,陈守义.考虑降雨的非饱和土边坡稳定性分析方法[J].岩土力学,2001,Vol.22,No.4:447～450
[24] 刘祖典,党发宁.强度指标对滑坡稳定性的影响[J].岩土工程技术,2002,3:140～143
[25] 王冬珍.地下水对滑坡稳定评价的影响分析[J].水利水电快报,1999,Vol.20,No.22:12～14
[26] 曹平,申其鸿.水作用边坡稳定性的运动单元法分析[J].中南工业大学学报.2001,32(1):13～15
[27] 廖红建,俞茂宏,赤石胜等.地下水位变化影响切坡稳定的试验研究[J].工程勘察.1998.1:33～37
[28] 山田刚二,渡正亮,小桥澄治(日).滑坡和斜坡崩塌及其防治.北京:科学出版社,1980
[29] 陶志平,周德培.滑坡地段隧道变形机理的模型试验[J].工程地质学报,2003,11(3):323～327
[30] 毛坚强,周德培.滑坡-隧道相互作用受力变形规律的研究[J].西南交通大学学报,2002,37(4):371～376
[31] 陶志平,周德培.用抗滑桩整治滑坡变形的模型试验[J].岩石力学与工程学报,2004,23(3):457～460
[32] 张鲁新,周德培.蠕动滑坡成因及隧道变形机理的分析[J].岩石力学与工 程学报,1999,18(2),217～221
[33] 王安福,马丽.地下采空区引起山体滑坡的机理与防治对策[J].中国地质灾害与防治学报.1998.9(增刊)
[34] 王安福,马惠民.襄渝线柴家坡隧道变形机理的数值模拟分析[J].滑坡文集,2003,150～155
[35] 王安福、马惠民.襄渝线柴家坡隧道变形机理的数值模拟分析,兰州滑坡泥石流学术研讨会文集.兰州:兰州大学出版社,[J],1998.2
[36] 樱井孝(日).滑坡地区的隧道及地质调查,滑坡文集,第七集,北京:中国铁道出版社,1990
[37] Schuster RL. Recent Advances in slope stabilization [M]. Landslide.Belled, Rotterdam Balkema, 1996.1715-1745
[38] K.Monam(Japan).Giant rockfall at Yoyohama Tunnel along the coast of Hokkaido, Japan. 1997,9～12
[39] 徐邦栋等.二梯岩隧道出口滑坡整治,滑坡文集,第二集,北京:人民铁道出版社,1979.5
[40] 申润植(日).滑坡整治理论与工程实践.李妥德,杨顺焕译.北京:中国铁道出版社,1996
[41] 李媛,孟晖等.中国地质灾害类型及其特征[J].中国地质灾害与防治学报.2004,Vol.15,No.2:29～33
[42] 林孝松,郭跃,滑坡与降雨的耦合关系研究.灾害学.3001,16(2):87～92
[43] 曲焰.蠕变滑动与降雨量的相关关系[J].1987年全国滑坡学术讨论会滑坡论文选集[C].成都:四川科学技术出版社,1989,198～204.
[44] 张先发,李明华,张小刚.长江上游暴雨与滑坡崩塌关系[J].地理,1995,8(3):102～106.
[45] 晏同珍,杨顺安.崩塌滑坡灾害群发性初探[J].灾害学,1987,2(3):23～24.
[46] 张梁,张业成,罗元华等.地质灾害灾情评估理论与实践[M].北京:地质出版社,1998.
[47] 王兰生.斜坡稳定性问题的工程地质分析[A].国务院三峡工程建设委员会移民开发局培训中心三峡库区移民工程地质灾害防治与研究[C].146～147
[48] 林孝松.滑坡与降雨研究[J].地质灾害与环境保护.2001,1 2(3):l-7
[49] 刘传正,张明霞.宝鸡市狄家坡滑坡稳定性研究[J].工程地质学报,1998,6(2):103～113
[50] 张利洁,聂文波,杨良策.滑坡计算中地下水作用的探讨[J].土工基础.2003,17(2):23～25
[51] 李焯芬,陈虹.雨水渗透与香港滑坡灾害[J].水文地质与工程地质.1997,(4):34～38
[52] 陈守义.考虑入渗和蒸发影响的土坡稳定性分析方法[J].岩土力学,1997,18(2):8～12.
[53] 陈善雄.陈守义.降雨条件下土坡水分运动数值模拟[A].陆培炎.第6届全国岩土力学数值分析与解析方法讨论会[C].广州:广东科技出版让,1998,502～506.
[54] 陈善维,陈守义.非饱和土坡入渗规律的数值模拟[A].陆培炎.第6届全国岩土力学数值分析与解析方法讨论会[C].广州:广东科技出版让.1998.488～493.
[55] Sass K. The mechanism starting liquefied landslides and debris flows. Proc 4th Int Symp On landslides. 1984.349～354
[56] 王家鼎.高速黄土滑坡的一种机理—饱和黄土蠕动液化[J]地质论评.1992,38(6):532～539
[57] Anderson SA, Sitar N. Analysis of rainfall-induced debris flows. J Geotch Eng, 1995,121(7):544～552
[58] Dai Fuchu,CF Lee,Wang Sijing. Analysis of rainfall-induced soil slide-debris flow on natural terrain of Lantau Island, Hong Kong.Engineering Geology, 1999,51:179～190
[59] Brand EW.Some thoughts on rain-induced slope failures. Proe 10th ICSMFE,1981(3):373～376
[60] Wood DM.Soil Behaviour and Critical State Soil Mechanics.Cambridge University Press, 1990
[61] 宋立胜.历史地震与滑坡灾害[J].山西地震.1994(2),55～57
[62] 毛彦龙,胡广韬,赵法锁,等,地震动触发滑坡体滑动的机理[J].西安工程学院学报.1998,20(4):45～52
[63] 晏鄂川,刘汉超,唐辉明.滑带土动力学性质试验研究[J].工程地质学报.2003,11(3):318～322
[64] 梁正召,苗勇勤等.露天矿潜滑体边坡变形、失稳模拟分析[J].地质灾害与环境保护,2000,11(3):234～237
[65] 王泳嘉.离散单元法同拉格朗日元法及其在岩土工程中的应用[J].岩土
[2] 孙广忠,姚宝魁.中国典型滑坡[M].北京:科学出版社.1998
[3] 钟立勋.中国重大地质灾害实例分析[J].中国地质灾害与防治学报,1999,10(3):1～10
[4] 谭玉兰,高波.铁路隧道的病害调查分析.西南交通大学编.西南交通大学百年校庆论文集土木工程分册.成都:西南交通大学出版社,1996,222～225
[5] 成永刚.近二十年来国内滑坡研究的现状及动态[J].地质灾害与环境保护.2003,Vol.14,No.4:1～5
[6] 李文军等.斜坡病害与隧道变形问题雏议[J].中国地质灾害与防治学报,1995,6(1):74～80
[7] 马惠民等.坡体病害地段隧道变形机理及其防治技术[J].滑坡文集,2003,75～85
[8] 郑静,马惠民.山区铁路隧道变形与坡体病害的防治措施[J].滑坡文集,2003,21～29
[9] 陶志平.滑坡地段隧道变形机理及灾害预测和治理研究[D].西南交通大学博士研究生学位论文.2004
[10] 李隽蓬,谢强.土木工程地质[M].成都:西南交通大学出版社,2001.107～113
[11] 马惠民等.坡体病害地段隧道变形机理及其防治技术[J].滑坡文集.2003,150～157
[12] Under the Sponsorship of the Sichuan Bureau of Geology and Mineral Resources.Geologic Tripping Guidebook to the Geology and Geomorphology of the Yangtze Gorges and Rockfalls and Landslides [M].Chengdu:Chengdu University of Science and Technology Press, 1992.14～29
[13] 渡正亮,酒井淳行(日).地地概查调查考方,土木工程资料.
[14] 陈守义.试论土的应力应变模式与滑坡发育过程的关系岩土力学,1996,17(3):21～26
[15] 徐邦栋.滑坡分析与防治[M].北京:中国铁道出版社.2001
[16] 四川省煤田地质工程勘察设计研究院,西昌至攀枝花高速公路施工图阶段工程地质详勘报告,成都:2002
[17] 文海家,张永兴等.滑坡预报国内外研究动态及其发展趋势[J].中国地质灾害与防治学报.2004,Vol.15,No.1:1～4
[18] 马骥等.国外滑坡防治与研究现状述评[A].滑坡文集(第三集).北京:中国铁道出版社.
[19] Bentley, Stephen P, Siddle Howard J. Landslide research in the South Wales coalfield [J].Engineering Geology. 1996, 43(1):65～80
[20] Cruden D M,Lu Z Y, etal. 1939 Montagneuse River landslide,Alberta[J].Canadian Geotechnical Journal. 1997,34(5):799～810
[21] 黄玲娟,林孝松.滑坡与降雨研究[J].湘潭师范学院学报(自然科学版).2002.24(4):55～62
[22] 吴宏伟,陈守义,庞宇威.雨水入渗对非饱和土坡稳定性影响的参数研究[J].岩土力学.1999.20(1):1～14
[23] 陈善雄,陈守义.考虑降雨的非饱和土边坡稳定性分析方法[J].岩土力学,2001,Vol.22,No.4:447～450
[24] 刘祖典,党发宁.强度指标对滑坡稳定性的影响[J].岩土工程技术,2002,3:140～143
[25] 王冬珍.地下水对滑坡稳定评价的影响分析[J].水利水电快报,1999,Vol.20,No.22:12～14
[26] 曹平,申其鸿.水作用边坡稳定性的运动单元法分析[J].中南工业大学学报.2001,32(1):13～15
[27] 廖红建,俞茂宏,赤石胜等.地下水位变化影响切坡稳定的试验研究[J].工程勘察.1998.1:33～37
[28] 山田刚二,渡正亮,小桥澄治(日).滑坡和斜坡崩塌及其防治.北京:科学出版社,1980
[29] 陶志平,周德培.滑坡地段隧道变形机理的模型试验[J].工程地质学报,2003,11(3):323～327
[30] 毛坚强,周德培.滑坡-隧道相互作用受力变形规律的研究[J].西南交通大学学报,2002,37(4):371～376
[31] 陶志平,周德培.用抗滑桩整治滑坡变形的模型试验[J].岩石力学与工程学报,2004,23(3):457～460
[32] 张鲁新,周德培.蠕动滑坡成因及隧道变形机理的分析[J].岩石力学与工 程学报,1999,18(2),217～221
[33] 王安福,马丽.地下采空区引起山体滑坡的机理与防治对策[J].中国地质灾害与防治学报.1998.9(增刊)
[34] 王安福,马惠民.襄渝线柴家坡隧道变形机理的数值模拟分析[J].滑坡文集,2003,150～155
[35] 王安福、马惠民.襄渝线柴家坡隧道变形机理的数值模拟分析,兰州滑坡泥石流学术研讨会文集.兰州:兰州大学出版社,[J],1998.2
[36] 樱井孝(日).滑坡地区的隧道及地质调查,滑坡文集,第七集,北京:中国铁道出版社,1990
[37] Schuster RL. Recent Advances in slope stabilization [M]. Landslide.Belled, Rotterdam Balkema, 1996.1715-1745
[38] K.Monam(Japan).Giant rockfall at Yoyohama Tunnel along the coast of Hokkaido, Japan. 1997,9～12
[39] 徐邦栋等.二梯岩隧道出口滑坡整治,滑坡文集,第二集,北京:人民铁道出版社,1979.5
[40] 申润植(日).滑坡整治理论与工程实践.李妥德,杨顺焕译.北京:中国铁道出版社,1996
[41] 李媛,孟晖等.中国地质灾害类型及其特征[J].中国地质灾害与防治学报.2004,Vol.15,No.2:29～33
[42] 林孝松,郭跃,滑坡与降雨的耦合关系研究.灾害学.3001,16(2):87～92
[43] 曲焰.蠕变滑动与降雨量的相关关系[J].1987年全国滑坡学术讨论会滑坡论文选集[C].成都:四川科学技术出版社,1989,198～204.
[44] 张先发,李明华,张小刚.长江上游暴雨与滑坡崩塌关系[J].地理,1995,8(3):102～106.
[45] 晏同珍,杨顺安.崩塌滑坡灾害群发性初探[J].灾害学,1987,2(3):23～24.
[46] 张梁,张业成,罗元华等.地质灾害灾情评估理论与实践[M].北京:地质出版社,1998.
[47] 王兰生.斜坡稳定性问题的工程地质分析[A].国务院三峡工程建设委员会移民开发局培训中心三峡库区移民工程地质灾害防治与研究[C].146～147
[48] 林孝松.滑坡与降雨研究[J].地质灾害与环境保护.2001,1 2(3):l-7
[49] 刘传正,张明霞.宝鸡市狄家坡滑坡稳定性研究[J].工程地质学报,1998,6(2):103～113
[50] 张利洁,聂文波,杨良策.滑坡计算中地下水作用的探讨[J].土工基础.2003,17(2):23～25
[51] 李焯芬,陈虹.雨水渗透与香港滑坡灾害[J].水文地质与工程地质.1997,(4):34～38
[52] 陈守义.考虑入渗和蒸发影响的土坡稳定性分析方法[J].岩土力学,1997,18(2):8～12.
[53] 陈善雄.陈守义.降雨条件下土坡水分运动数值模拟[A].陆培炎.第6届全国岩土力学数值分析与解析方法讨论会[C].广州:广东科技出版让,1998,502～506.
[54] 陈善维,陈守义.非饱和土坡入渗规律的数值模拟[A].陆培炎.第6届全国岩土力学数值分析与解析方法讨论会[C].广州:广东科技出版让.1998.488～493.
[55] Sass K. The mechanism starting liquefied landslides and debris flows. Proc 4th Int Symp On landslides. 1984.349～354
[56] 王家鼎.高速黄土滑坡的一种机理—饱和黄土蠕动液化[J]地质论评.1992,38(6):532～539
[57] Anderson SA, Sitar N. Analysis of rainfall-induced debris flows. J Geotch Eng, 1995,121(7):544～552
[58] Dai Fuchu,CF Lee,Wang Sijing. Analysis of rainfall-induced soil slide-debris flow on natural terrain of Lantau Island, Hong Kong.Engineering Geology, 1999,51:179～190
[59] Brand EW.Some thoughts on rain-induced slope failures. Proe 10th ICSMFE,1981(3):373～376
[60] Wood DM.Soil Behaviour and Critical State Soil Mechanics.Cambridge University Press, 1990
[61] 宋立胜.历史地震与滑坡灾害[J].山西地震.1994(2),55～57
[62] 毛彦龙,胡广韬,赵法锁,等,地震动触发滑坡体滑动的机理[J].西安工程学院学报.1998,20(4):45～52
[63] 晏鄂川,刘汉超,唐辉明.滑带土动力学性质试验研究[J].工程地质学报.2003,11(3):318～322
[64] 梁正召,苗勇勤等.露天矿潜滑体边坡变形、失稳模拟分析[J].地质灾害与环境保护,2000,11(3):234～237
[65] 王泳嘉.离散单元法同拉格朗日元法及其在岩土工程中的应用[J].岩土
© 2004-2018 中国地质图书馆版权所有 京ICP备05064691号 京公网安备11010802017129号 地址：北京市海淀区学院路29号 邮编：100083 电话：办公室：(+86 10)66554848；文献借阅、咨询服务、科技查新：66554700 |