木林溪隧道洞口高邊坡穩定性監測分析

摘" 要：以湖北省宣恩縣木林溪隧道洞口高邊坡為對象，在高邊坡布置沉降變形監測點，完成了木林溪隧道掘進期間該高邊坡沉降變形觀測。通過對該高邊坡在不同掌子面施工期間沉降變形數據分析，得到了木林溪隧道開挖施工對洞口高邊坡穩定性的影響特征。結果表明：隨著掌子面掘進，洞口高邊坡出現沉降變形，但變形速率逐漸減小并在零值附近波動，邊坡基本達到穩定狀態，驗證了錨噴支護措施的可靠性和開挖掘進方式的合理性。

關鍵詞：高邊坡" 穩定性" 監測分析" 隧道施工" 掌子面

中圖分類號：U452.11

Monitoring and Analysis of the Stability of the High Slope at the Entrance of Mulinxi Tunnel

ZHANG Lin" CHEN Xiaoyan" MA Haifa

Shaanxi Branch， Jiangxi Dongtong Transportation Technology Co. ， Ltd.， Shaanxi Branch， Xianyang， Shaanxi Province， 712000 China

Aabstract： ：Taking the high slope at the entrance of Mulinxi Tunnel in Xuan'en County， Hubei Province as the object， setting up settlement and deformation monitoring points were arranged on high slopes， to complete the observation ofobservation of settlement and deformation of the high slope during the excavation of the Mulinxi tTunnell has been completed. By analyzing the settlement and deformation data of the high slope during the construction of different tunnel palm faces， the impact characteristics of the excavation construction of Mulinxi Tunnel on the stability of the high slope at the entrance were obtained. The results show that with the excavationadvancement of the tunnel palm face， settlement deformation occurred on the high slope at the tunnel entrance deforms and subsides， but the deformation rate gradually decreased and fluctuateddecreases and fluctuates around zero， and the slopeindicating that the slope has basically reached a stable state. This verifies the reliability of the anchor spraying support measures and the rationality of the excavation advancement method .

Key Wwords： ：High slope; Stability; Monitoring analysis; Tunnel construction; Palm face

我國交通建設方興未艾，公路的建設發展已逐步向山區延伸。山區地形地貌復雜，在隧道設計施工中容易產生洞口高邊坡。尤其是山嶺高邊坡，其表面覆蓋易風化巖石，洞口施工過程中易產生滑塌等地質災害，導致建設成本增大和工期延誤，給施工運營安全帶來嚴峻的挑戰[1-2]，研究高邊坡滑坡機理及處治措施愈來愈被重視[3-6]。本文以湖北省宣恩縣境內木林溪隧道工程為依托，從隧道洞口開挖過程中形成的高邊坡安全穩定性的角度出發，在充分考慮現場所收集的工程地質資料的基礎上，根據現場地表變形監測數據進行洞口高邊坡穩定性分析，為隧道洞口高邊坡施工以及掘進施工提供一定的指導與借鑒。

1" 木林溪隧道洞口高邊坡概況

木林溪隧道位于湖北省宣恩縣木林溪境內。隧道進出口處均為坡地，進口植被茂密，以灌木為主。隧道走向方位角287°左右，隧道起止樁號：K21+413—K22+590，全長1 177 m。隧址區屬構造剝蝕侵蝕中的低山峽谷、坡地地貌類型，地形起伏較大，地表發育陡崖、溝壑等微地貌。隧道進洞口為一般路塹。表層覆蓋層為第四系更新統殘坡積（）碎石，巖體強風化，節理裂隙發育，下伏基巖為侏羅系中統新田溝組（J2x）中風化粉砂質泥巖，巖層產狀為350°∠25°。坡體在自然條件下基本穩定，兩側削坡可能產生覆蓋層順層滑移及覆蓋層內部滑移等現象。在持續強降雨和施工震動因素等影響下可能會加劇產生覆蓋層滑移、巖塊掉落等現象。

木林溪隧道洞口高邊坡采用錨噴支護，邊坡高度為21 m，頂部設置急流槽，由上到下進行開挖，以盡可能減輕對圍巖的擾動。邊坡開挖共分為兩級：一級邊坡坡率為1∶0.75，二級邊坡坡率為1∶0.50。各級邊坡防護方案相同，錨桿選用HP400型直徑為22 mm的藥卷錨桿，長度為4 m，以間距1.2×1.2 m梅花形布置，地表噴射C25混凝土10 cm，內部采用HPB235型直徑8 mm鋼筋鋪設20×20 cm鋼筋網。

2" 高邊坡變形規律分析

在大量邊坡工程變形監測數據的基礎上，分析監測曲線的發展規律可知，邊坡沉降監測點的變形發展規律大致如圖1所示，其可分為5個階段。

初期變形發展階段對應于圖1中0～1階段，由于隧道洞口的巖石覆蓋一般風化比較強烈，圍巖松散、破碎。隧道施工擾動會對洞口高邊坡產生較大的影響，這一階段的變形速率也較大，但隨著后續施工的平穩推進，圍巖內部應力重新平衡，邊坡變形趨于穩定。值得注意的是，假如出現邊坡監測變形速率較大且沒有趨于平緩的情況，則隧道洞口邊坡一般會發生滑坡、塌方等事故。

中期平穩發展階段對應于圖1中1～2階段。此時邊坡為蠕變位移，變形量較小。這是由于隨著隧道的掘進，掌子面施工擾動對洞口邊坡的影響越來越小。如果此階段變形發展速率較大，并且沒有收斂的趨勢，則根據大量施工經驗，隧道洞口一般會發生滑坡、塌方等事故。

后期過渡變形發展階段對應于圖1中2～3階段。由于施工的二次擾動如臺階法中的下臺階開挖、降雨、爆破等因素，隧道高邊坡的沉降變形進入過渡階段，開始緩慢增長。此階段邊坡的變形發展時間與其自身巖體性質強相關。脆性巖體段有可能在極短時間內變形量驟增出現邊坡失穩現象，而塑性較大的圍巖段則持續時間較長。

末期加速變形發展階段與圖1中3～4階段相對應。此階段中邊坡內部巖體應力平衡被破壞，觀測點加速下沉，宏觀表現為出現較大裂縫，微觀表現為邊坡逐漸形成潛在滑動面。

變形破壞階段對應于圖1中4點后曲線段。此時邊坡裂縫發展己經明顯迅速，邊坡內部潛在滑動面己完全貫通，當邊坡滑動面上的下滑力大于抗阻力時，邊坡破壞就發生了。

2" 洞口高邊坡穩定性監測方案

為了評估隧道洞口高邊坡在施工過程中的穩定性，對坡體的沉降變形進行監測。圖2為場邊坡防護施工圖。在地表面內布置沉降變形測點時，測點間距范圍一般為1～3 m，測點之間保持良好通視。根據現場實際情況，共設置了12個監測點。從右到左、從上到下地表沉降監測點名稱依次為JZ101～112，具體布置如圖3所示。測點布設位置均位于高邊坡施工范圍之外，以避免損毀以及人為影響。

監控量測作業需貫穿整個施工期以保障安全，根據現場施工安排，監控量測分為兩個階段進行。第一階段為在施工之前進行場地勘察，主要根據現場揭露巖體情況與設計對比以核實高邊坡地質情況，同時評估是否有邊坡滑塌等自然災害發生的可能。第二階段為進場作業階段，當洞口高邊坡施工完成后進行測點布置，建立位移監測控制網。沉降數據采集使用精密水準儀進行測量。具體操作為在邊坡監測點附近建立一監測基準點以構成閉合水準路線，并且保持測點之間的良好通視。此外，還需要對邊坡的開裂進行追蹤監測以分析開裂的變化趨勢。根據現場施工情況與掌子面和地表監測點布設斷面的距離動態調整監測頻率。

木林溪隧道洞口高邊坡施工監控量測采用精密水準儀進行測量，以人工巡查、攝影測量技術輔助監測，以對洞口高邊坡的穩定性進行評估。若在施工過程中發現邊坡地質與設計存在不符或監測數據出現異常，則加強監測頻率，保障高邊坡的施工安全與洞口整體穩定性。

3" 洞口高邊坡監測結果分析

對邊坡位移變形監測點JZ101～112的監測數據進行整理。如圖4所示為沉降觀測點位移量與時間的關系變化曲線。

從圖4中可以看出，12個坡面監測點均出現較大沉降。從2023年2月19日至2023年3月14日，邊坡位移量均略有增加，主要是由于自重應力作用產生的位移變形，此時滑坡體正處于最初的微弱變形階段。隨著隧道洞口施工和掌子面掘進，位移變形速度加大，沉降量開始呈線性增長的趨勢迅速增加，此時邊坡由弱變形強變形階段。其中變化最大的是2023年3月8日JZ105監測點沉降位移量激增約25 mm，主要原因是降雨和周邊施工建設的影響造成邊坡穩定性降低，從而邊坡發生較大位移。隨著隧道的逐步掘進，掌子面距離監測斷面越來越遠，施工擾動對洞口高邊坡的影響越來越小，高邊坡變形發展進入中期平穩變形發展階段。此時掌子面距離監測斷面已大于5倍洞徑，施工擾動影響小，各監測點變形速率較小，均在0值附近波動，這說明隧道洞口高邊坡變形趨于穩定，洞口邊坡巖體應力已處于平衡狀態。目前左洞地表沉降JZ1系列點沉降量最大值的監測點為JZ105，沉降值為67.77 mm。

從上述分析中不難推測，目前洞口高邊坡基本達到穩定狀態，同時驗證了采用錨噴支護對木林溪隧道洞口高邊坡進行防護的可行性，在最大限度地利用其自承能力和保持圍巖的固有強度的基礎上，有效地控制了邊坡變形。

4" 結論

以木林溪隧道工程為依托，在分析邊坡穩定特性的基礎上，根據木林溪隧道洞口地表變形監測數據進行了洞口高邊坡穩定性分析，主要結論如下。

（1）邊坡測點的變形沉降曲線發展規律基本上可劃分為初期變形、中期平穩、后期過渡、末期加速和破壞5個邊坡變形發展階段。大部分邊坡的沉降變形只發生于初期變形和中期平穩發展階段，有時直接跳過后期過渡與末期加速階段，由初期沉降階段發展為破壞階段，特別在隧道洞口施工階段邊坡破壞較為常見。

（2）監測結果顯示受隧道洞口施工與掌子面掘進影響，洞口高邊坡出現變形沉降。隨著施工進程推進，掌子面距離監測斷面越來越遠，施工擾動對洞口高邊坡的影響越來越小，高邊坡變形發展進入中期平穩變形發展階段，變形速率越來越小并在零值附近波動。表明洞口高邊坡基本達到穩定狀態，驗證了錨噴支護有效性和隧道掘進施工方法的合理性。

參考文獻

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