高速公路隧道洞口邊坡現(xiàn)場監(jiān)測及穩(wěn)定性分析

1、高速公路隧道洞口邊坡現(xiàn)場監(jiān)測及穩(wěn)定性分析邊坡巖體的穩(wěn)定性受多種因素的影響，可以分為內(nèi)在因素和外在因素。內(nèi)在因素主要包括邊坡巖體的地層、組成邊坡巖體的巖性、地質(zhì)構(gòu)造、巖（土）體結(jié)構(gòu)、地應(yīng)力以及水的作用等；外部因素主要指邊坡形態(tài)的改造、氣象變化、震驚作用、工程荷載、植被作用以及人為因素的影響等。1工程概況1.1地層巖性隧址區(qū)地層上部為第四紀(jì)松散掩蓋層，下伏基巖有泥巖、頁巖、下統(tǒng)珍珠沖組砂質(zhì)泥巖以及三迭上統(tǒng)須家河組砂巖、中統(tǒng)雷口組泥灰?guī)r和頁巖、下統(tǒng)嘉陵江組灰?guī)r等。按照鉆探資料隧址區(qū)的地下巖性以灰?guī)r為主，進(jìn)口部分局部為砂巖、頁巖，灰?guī)r中巖溶裂隙發(fā)育，雖然各鉆探孔內(nèi)為揭露有溶洞、空洞存在，但巖芯有顯然的

2、溶蝕現(xiàn)象，說明地下熔巖較為發(fā)育；同時(shí)物探勘察揭露有兩條溶飾裂縫發(fā)育帶，推想其深度達(dá)到或臨近隧道的設(shè)計(jì)洞頂面；其余地段亦揭露有多處的溶洞、溶槽發(fā)育，將給隧道施工帶來較為不利的影響。2邊坡穩(wěn)定性數(shù)值模擬分析2.1原理分析強(qiáng)度折減理論：將邊坡巖土體物理力學(xué)參數(shù)（粘聚力C和內(nèi)摩擦角值）均除以折減率F，得到一組新的C、，即經(jīng)過折減后的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)為：C1=C/F1=arctantan/F然后將C作為新的計(jì)算參數(shù)輸入,再舉行試算，直到計(jì)算沒有收斂為止,將沒有收斂的階段視為破壞,并將該階段的最大的強(qiáng)度折減率作為邊坡的最小平安系數(shù)，此時(shí)坡體達(dá)到極限狀態(tài)，發(fā)生剪切破。此外巖體按繼續(xù)介質(zhì)處理，二維時(shí)采用平面應(yīng)變?nèi)?/p>

3、角形六節(jié)點(diǎn)實(shí)體單元模擬，三維時(shí)采用結(jié)構(gòu)實(shí)體單元模擬，材料的本構(gòu)關(guān)系采用抱負(fù)塑性模型，屈服準(zhǔn)則為莫爾-庫倫準(zhǔn)則。2.2模型的建立與參數(shù)取值參數(shù)取值按照實(shí)地工程調(diào)研，并參考大路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范中各級圍巖的物理力學(xué)指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)值的選用，模型中各部分參數(shù)如下表2.1所示：表2.1模型參數(shù)取值邊坡開挖前模型的建立對尖峰嶺隧道洞口邊坡的穩(wěn)定性舉行分析，按照實(shí)地調(diào)研與勘測，簡略巖層位置和隧道位置的二維模型如圖2.1所示。計(jì)算時(shí)以Z軸為坐標(biāo)垂直方向，以X軸為水平方向，左下角為原點(diǎn)位置。在底部深度的取值時(shí)，因?yàn)橄虏炕鶐r受到影響較小，故以隧道水平面對下取到20m的深度，模型的上部分取到邊坡的頂部，隧道洞口距離山體左側(cè)距離

4、為20m，囫圇計(jì)算范圍為橫向X方向范圍50m，縱向Z方向范圍40m。在二維模型中，有限元計(jì)算的模型并加以網(wǎng)格劃分后，模型的樣子如圖2.2所示（以Z軸為坐標(biāo)垂直方向，以X軸為水平方向），圖中，上層網(wǎng)格較密為土層，中間部分網(wǎng)格為風(fēng)化巖層，下層為為基巖。2.3邊坡開挖后的穩(wěn)定性分析隧道開挖以后，因?yàn)楦鞣N因素的影響，邊坡原有的平衡受到擾動，穩(wěn)定性遭到破壞，消失變形以達(dá)到新的平衡，本節(jié)使用midas/GTS巖土與隧道分析系統(tǒng)模擬隧道開挖狀況，對邊坡穩(wěn)定性舉行分析，建立模型并劃分網(wǎng)格如圖2.2所示,圖中的三角區(qū)域?yàn)槟M洞口開挖部分，開挖后將不存在，模型材料的屬性同未加荷載狀態(tài)下的材料屬性，邊界條件與自重荷

5、載與靜力荷載條件下相同，除去臨空面以外，其余三個(gè)面都分離施加X方向的約束，模型底面施加X方向和Z方向的約束條件，僅施加重力荷載。從開挖后的各方向和整體位移得出，邊坡開挖后，開挖區(qū)域附近大部分發(fā)生位移，巖體在強(qiáng)度折減的過程中發(fā)生了塑性變形，并且發(fā)生的區(qū)域較大，應(yīng)力集中的區(qū)域在坡腳，從最大剪切應(yīng)變圖中可以看出，潛在脆弱面的變形較未開挖的時(shí)候大，邊坡的中下部發(fā)生了較大的剪切滑移。按照有限元強(qiáng)度折減法的原理，模擬出邊坡的平安系數(shù)為1.1875，在閱歷和規(guī)范要求之內(nèi)，但在洞口開挖以后，邊坡洞頂部分的穩(wěn)定性是比較差的。如碰到雨水施工或者隧道內(nèi)施工產(chǎn)生的爆破震驚，邊坡是很簡單發(fā)生垮塌的現(xiàn)象的，所以，在隧道洞

6、口的施工過程中，正確的開挖方法和支護(hù)手段是須要的。3工程實(shí)際監(jiān)測分析3.1邊坡沉降監(jiān)測因?yàn)樗淼赖拈_挖，使洞口邊坡應(yīng)力重新分布，破壞了邊坡巖土體相對平衡的應(yīng)力狀態(tài),導(dǎo)致邊坡消失變形開裂,并在薄弱部位形成滑動面。特殊是邊坡腳被破壞，使得邊坡腳附近的巖體消失剪應(yīng)力集中，對邊坡的穩(wěn)定造成影響。隧道開挖后，為隧道上方巖體移動供應(yīng)了臨空面，導(dǎo)致隧道上方巖體向隧道內(nèi)移動；在埋深較淺的洞口段會消失地表沉降，使得邊坡蠕動變形。因?yàn)槎纯诙窝谏w層較薄，邊坡受爆破震驚的影響很大。爆破沖擊波向周圍圍巖傳揚(yáng)時(shí)，會對巖體產(chǎn)生拉應(yīng)力，使得巖體產(chǎn)生拉伸破壞，對邊坡穩(wěn)定非常不利。另外，地下水會對邊坡產(chǎn)生浮托力、靜水壓力和動水壓力

7、,并且能大幅降低巖體的強(qiáng)度,從而加劇邊坡的不穩(wěn)定。大氣降水的沖刷也會直接對邊坡產(chǎn)生破壞。2022年8月1日2022年10月30日期間，對隧道進(jìn)口端變形監(jiān)測點(diǎn)，分離舉行了多次監(jiān)測工作。各點(diǎn)變形量數(shù)據(jù)見表3.1所示。（單位：mm）。3.2監(jiān)測數(shù)據(jù)分析對監(jiān)測的數(shù)據(jù)舉行分析，沉降變化量最大的是8月22日和10月16號?？芍?月22日和10月26日邊坡的沉降相對量比較大，因?yàn)檫吰侣懵稌r(shí)光過長，并有大量的雨水滲入坡體，使巖土體飽和，重力增強(qiáng)，下滑力變大，巖土體抗剪強(qiáng)度受到了一定的影響。從中可以看出，1#，2#，8#，9#幾個(gè)測點(diǎn)的位置離洞口比較遠(yuǎn)，施工過程和其他因素對這幾個(gè)點(diǎn)的影響不大，所以這幾個(gè)點(diǎn)的沉降相對照較穩(wěn)定，而對于3#，4#，5#，6#，7#這幾個(gè)測點(diǎn)的觀測來看，因?yàn)檫@幾個(gè)點(diǎn)的位置位于洞口的正上方，施工過程中對這幾點(diǎn)的影響較大，另外監(jiān)測這些數(shù)據(jù)的時(shí)期內(nèi)，隧道內(nèi)掘進(jìn)比較快，且以陰雨天氣較多，所以導(dǎo)致測點(diǎn)沉降較大，終于導(dǎo)致了局部的小范圍滑坡，準(zhǔn)時(shí)實(shí)行錨桿和噴漿支護(hù)等加固措施。4結(jié)論經(jīng)過后期的觀測，次沉降量減小。邊坡趨于穩(wěn)定，并與數(shù)值模擬試驗(yàn)相比較，通過監(jiān)測數(shù)據(jù)和分析我們可以得到以下的結(jié)論：隧道洞口的施工，合理的施工方式以及合理的結(jié)