青海省牙什尕至隆務(wù)峽段公路工程朵給隧道出口邊坡穩(wěn)定性評價

嚴棟 魏虎林 康彥福

(青海巖土工程勘察院,青海西寧 810008)

青海省牙什尕至隆務(wù)峽段公路工程朵給隧道出口邊坡穩(wěn)定性評價

嚴棟 魏虎林 康彥福

(青海巖土工程勘察院,青海西寧 810008)

在公路工程施工過程中,隧道洞口段邊坡往往面臨著滑坡、崩塌的危機。因此,如何對隧道洞口段邊坡穩(wěn)定性進行科學(xué)分析并提出有效的控制技術(shù)是隧道工程中急需解決的重要問題。本文從這一問題出發(fā),先分析了影響隧道洞口邊坡穩(wěn)定性的可能因素以及邊坡破壞的各種模式,然后依據(jù)相應(yīng)的邊坡穩(wěn)定性定量分析,提出相應(yīng)的意見建議進行指導(dǎo)施工。

隧道出口邊坡 穩(wěn)定性 瑞典條分法

在山區(qū)進行公路工程施工建設(shè)時往往會形成挖方、填方以及隧道洞口邊坡，因此邊坡穩(wěn)定性問題成為該類區(qū)域公路建設(shè)的主要工程地質(zhì)問題。邊坡的滑坡失穩(wěn)破壞是一種重要的地質(zhì)災(zāi)害，尤其是隧道洞口邊坡失穩(wěn)會造成局部環(huán)境破壞和較大的安全事故。因此，正確的邊坡的穩(wěn)定性分析及合理的加固治理措施就變得尤為重要?，F(xiàn)根據(jù)工程實例對隧道洞口的穩(wěn)定性進行定量分析及評價。

1 工程概況

朵給隧道位于化隆縣團結(jié)村及牙曲灘村中間，隧道軸線總體走向約為170°。隧道出口所在斜坡坡角為70°，坡向為165°，斜坡植被不發(fā)育，現(xiàn)狀邊坡穩(wěn)定。

隧址區(qū)發(fā)育有F1斷層及K19+100-K26+800段滑坡，F(xiàn)1斷裂為逆沖斷層，上盤(東部)出露為震旦系尕讓群下亞群(AnZgr1)黑云石英片巖、斜長角閃片巖及片麻巖、黑云斜長眼球狀混合巖、黑云甲長條帶狀混合巖、花崗質(zhì)條痕狀混合巖，下盤為下第三系(N2l)、三疊系(T2b)地層。F1斷裂是造成K19+100-K26+800處滑坡的內(nèi)力。K19+100-K26+900滑坡水平滑距5700m，垂直落差875m?；鲁属せ?，主滑方向為254°長7000米，寬2150米平均厚度為150米，14.35×1012m3，為深層—牽引式—巨型古滑坡。隧道出口上部為滑坡堆積體(花崗巖)，下伏為第三系泥巖，巖層產(chǎn)狀30°∠42°。

2 隧道邊坡穩(wěn)定性影響因素

影響邊坡穩(wěn)定性的基本因素是多種多樣的，對于隧道邊坡，首先要從隧道所處地質(zhì)的結(jié)構(gòu)狀況、力學(xué)特性出發(fā)，再結(jié)合具體的工程因素和自然因素等綜合分析，尋求各因素的影響特點和關(guān)系。

(1)地質(zhì)結(jié)構(gòu)的影響。對于處于巖質(zhì)地區(qū)的隧道，洞口巖體中結(jié)構(gòu)面的存在是影響巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性的重要因素之一。不穩(wěn)定巖體往往是沿著1個適宜的結(jié)構(gòu)面或多個結(jié)構(gòu)面的組合邊界發(fā)生剪切滑移、張拉破裂和錯動變形等，從而造成巖體邊坡的失穩(wěn)。

對于處于土質(zhì)地區(qū)的隧道，邊坡的破壞無不與地表水的沖刷、侵蝕有關(guān)，而土體自身的凝聚力對邊坡穩(wěn)定的影響最大。

(2)地應(yīng)力的影響。地應(yīng)力包括自重應(yīng)力、地質(zhì)構(gòu)造應(yīng)力、地震應(yīng)力、溫度應(yīng)力以及有關(guān)物理化學(xué)作用所引起的應(yīng)力等。由于隧道的開挖，工程活動形成的二次應(yīng)力場的疊加、干擾和調(diào)整問題，破壞了邊坡巖土體的相對平衡的應(yīng)力狀態(tài)，進而進一步加劇了巖體的物理力學(xué)狀態(tài)的復(fù)雜性，初始應(yīng)力狀態(tài)重新分布，不僅表現(xiàn)在應(yīng)力釋放方面，而且表現(xiàn)在應(yīng)力集中方面，這對于洞口處的邊坡穩(wěn)定是很不利的。

(3)其他因素的影響。在施工過程中，由于隧道的開挖，可能破壞原有的穩(wěn)定控制界面，將原有的控制界面帶間的水流閉路系統(tǒng)破壞，形成滲流通道，使得界面上的黏性參數(shù)大幅降低，導(dǎo)致邊坡的滑移破壞。

3 隧道邊坡破壞模式

在隧道工程中，邊坡的破壞模式主要表現(xiàn)為以下幾種：(1)邊坡噴層剝落破壞;(2)張拉破壞;(3)剪切破壞;(4)局部塌陷破壞;(5)雨水沖刷破壞;(6)洞口初期支護失穩(wěn)破壞。其中，比較常見的是剪切擠壓破壞和拉裂破壞。對于隧道邊坡的破壞模式，可以分為以下幾種：平面滑動破壞、楔形破壞、崩潰破壞、局部塌陷破壞和堆塌破壞。

4 利用瑞典條分法對隧道洞口邊坡穩(wěn)定性評價

瑞典圓弧滑動面條分法，是將假定滑動面以上的土體分成n個垂直土條，對作用于各土條上的力進行力和力矩平衡分析，求出在極限平衡狀態(tài)下土體穩(wěn)定的安全系數(shù)。

計算中需要確定的指標有：滑坡堆積體土的天然與飽和重度(kN/m3)，土的粘聚力(C)和內(nèi)摩擦角(φ)?；露逊e體的重度，根據(jù)地區(qū)經(jīng)驗數(shù)據(jù)，天然重度取20～22kN/m3，飽和重度取22-24kN/m3。土體的強度指標C、φ值的微小不同，均可造成穩(wěn)定系數(shù)的較大差異，由于影響這兩個值的因素比較多，因而直至目前仍不能準確確定。但是，通過采用反算法、試驗法和經(jīng)驗數(shù)據(jù)對比法，綜合選擇其指標值是可行的。為此，我們應(yīng)用多種方法進行計算分析，相互對比，以確定C，φ值可能的范圍。

經(jīng)邊坡穩(wěn)定性計算：朵給隧道出口斜坡在目前狀態(tài)下，穩(wěn)定系數(shù)為K＝1.33，處于穩(wěn)定狀態(tài);在持續(xù)降雨下，穩(wěn)定系數(shù)K=0.95，處于不穩(wěn)定狀態(tài)。因此，在降雨情況下，邊坡隨時有發(fā)生滑動的可能，邊坡穩(wěn)定性差。

5 結(jié)語

綜上所述，地層含水量對現(xiàn)狀邊坡的穩(wěn)定性影響很大，建議邊坡作好坡頂截流、兩側(cè)邊溝排水設(shè)計工作，可先進行坡頂截水溝施工，對現(xiàn)狀斜坡進行削坡處理并進行支護，或在坡腳設(shè)置抗滑樁，對坡體設(shè)置錨桿;同時采用合理的開挖方式，減少對坡體的擾動，并加強監(jiān)控。

根據(jù)以往隧道施工的經(jīng)驗及有關(guān)監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示，坡面的堆積體厚度及隧道施工中對坡腳的開挖等很多因素都對隧道洞口邊仰坡有很大的影響，由于篇幅有限現(xiàn)不做相應(yīng)分析評價，在不同的工程地質(zhì)條件下進行隧道施工時應(yīng)根據(jù)相應(yīng)的定量或定性分析，得出最優(yōu)的加固或治理措施來指導(dǎo)施工。

[1]黃昌乾,丁恩保.邊坡工程常用穩(wěn)定性分析方法[J].水電站設(shè)計,1999,15(1)：53-58.

[2]胡厚田.土木工程地質(zhì).高等教育出版社.2001.

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[4]潘家錚.建筑物抗滑穩(wěn)定和滑坡分析[M].北京：水利出版社,1980.

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