大峪隧道洞口段滑坡处治分析

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 大峪隧道洞口段滑坡处治分析 【摘 要】以大峪隧道洞口段滑 坡为研究对象，分析成因，结合现场调 查及地勘资料验算滑坡体的稳定性，并 对边坡支护方案和接长明洞两种处治方 案进行了对比分析。结果表明：两种方 案均能保证边坡稳定，但接长明洞的方 案施工难度相对较小，施工以及后期运 营更为安全；同时也为隧道洞口滑坡治 理提供了工程的参考性，具有实际的指 导意义。 中国论文网 /1/view-12949119.htm 【关键词】隧道洞口；滑坡；明 洞 引言 由于工程地|及施工等因素的影 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 响，边坡施工过程中易出现各种各样的 地质灾害。其中，隧道洞口段多处于侵 蚀严重、节理裂隙较发育的坡面上，因 而隧道洞口滑坡是极其常见。滑坡事故 突发性强，破坏性大，特别是发生在隧 道洞口段，若不能及时的处治，将对隧 道衬砌结构及高速公路的运营带来极大 的安全隐患。目前，我国在隧道边坡稳 定性分析中，一般采用极限平衡法和有 限元数值模拟法。但由于岩土体的复杂 性，特殊地质条件下岩石的变形机理仍 未清楚，边坡的破坏模式和发展阶段等 仍未十分明了。在滑坡灾害治理方面， 通常采用“预防为主，综合整治” 的方针。 广泛采用的滑坡治理方法主要有支挡、 截排水、锚固、减压和反压工程等。 本文针对大峪隧道隧道洞口段的 滑坡问题，分析成因，结合现场调查及 地勘资料验算滑坡体的稳定性，提出边 坡支护和接长隧道明洞两种方案，并进 行对比分析。 1 .工程概况 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 河南省焦桐高速公路登封至汝州 段大峪隧道为上、下行分离的四车道小 间距隧道（中夹岩约 10m） ，左线 L3K27+045 L3K27+209（164m） ，右 线 K27+047K27+210 （163m） 。隧道 穿越强中风化灰岩，表层覆盖薄层含 碎石，基岩开挖后，存在顺向滑塌现象； 岩石层间结合差。 2014 年 7 月，大峪隧道进口段路 基开挖至设计高程时该段右侧顺倾边坡 产生变形，山坡中上部出现宽度不一的 拉裂缝，局部出现垮塌；停止路基挖方 施工后，坡体前缘未出现明显位移；后 因连降降雨，坡顶出现多条拉裂缝，处 裂缝最大宽度达 0.2m。在此种情况下， 判定山体滑坡的形成机制，采取快速有 效滑坡治理方案，控制滑坡的继续发展 显得尤为迫切，具体现场情况见图 1 2。 2. 工程地质条件 2.1 地形地貌 该区域为构造剥蚀浅切割中低山 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 地貌，属于中低山地貌沟谷和斜坡地貌， 地形起伏较大，地面标高基本在 470482 米之间，相对高差 20m。地表 植物主要是乔木林和少量灌木丛。 2.2 地层岩性 依据区域地质资料、地调资料， 区内上覆地层为第四系漂石层和钙质胶 结层，分布不连续，主要分布在表层， 厚度不大，下伏基岩为寒武系页岩与灰 岩和寒武系白云质灰岩。具体描述如下： 第四系残坡积层： 漂石（Q4）：杂色，密实，稍湿， 主要成分以砂岩为主，呈次棱角状，岩 芯呈块状，般块径 60130mm，最大 块径 200mm 占约 55%，少量粉黏充填。 钙质胶结（Q4）：灰白色，岩芯 呈碎块状，呈不规则状，一般块径 540mm，最大块径 80mm，少量粉砂 充填，其中 23.2m 处夹少量片麻岩碎 块。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 寒武系 灰岩：浅青灰色，强风化-中风 化，隐晶质结构，薄层状构造，主要成 分以方解石为主，岩质强度中。受多次 地质构造运动影响，强风化岩体节理裂 隙发育，岩体较破碎。中风化层岩体相 对强风化层完整，裂隙较发育，工程性 质较好。 页岩：暗紫红色，强风化-中风 化，泥质粉砂结构，层状构造，节理裂 隙发育，岩质较软，主要成分以泥质为 主，含石英，长石。受多次地质构造运 动影响，强风化岩体节理裂隙发育，岩 体较破碎。中风化层岩体相对强风化层 完整，裂隙较发育，工程性质较好。 3 .滑坡成因分析 大峪隧道洞口由最初的边坡局部 垮塌至最后的的浅层滑坡发展很快，以 及对裂缝和滑坡体的专项补充勘察，判 定此次洞口滑坡由地质地形及施工等多 方面因素引起，滑坡体成因如下： 根据地形地物调查及地质调绘， -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 归纳出大峪隧道洞口滑坡特征如下： （1）施工坡率与设计不符 临近隧道洞口处存在断层造成地 质突变，但 L3K26+860 L3K27+045 段 挖方路基现场施工坡率与设计坡率不符， 现场按照临近灰岩地质的坡率进行施工； （2）支护不及时 施工过程中未将防护由上到下逐 步进行，未边开挖边防护；现场一次开 挖到位后，将裸露边坡长时间暴露。 （3）偏压顺倾严重 路线穿越区域偏压严重，右高左 低，路堑段开挖打破原有的受力平衡； 坡面顺倾斜，与路线垂直，倾角约 30； 沿着顺倾的土石交界面形成了潜在的不 稳定滑动面。 （4）地表水的下渗 干湿交替及施工开挖引起的地表 浅层横向裂缝，加速地表水入渗并在上 部浅层岩土层界面形成滞水层，抗剪强 度降低，加速变形； -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 4 .滑坡体稳定性分析与评价 根据地质钻孔揭露情况，推测出 潜在滑动面如图 7 所示。运用理正分析 软件定量验证在自然工况和削坡卸载后 的稳定性系数，对洞口边坡稳定性进行 了定量评价。 （1）目前滑移面位于坡面中上 部，属于浅层滑坡； （2）根据滑动面处土体的室内 试验，确定滑面处土体参数， c=17Kpa、=9.6； （3）经验算，当时状态下滑坡 体安全系数 K=1.02，边坡处于蠕动变形 阶段； （4）目前坡面处于不稳定状态， 若不及时处治，将牵引更大范围的破坏。 5.滑坡处置方案 5.1 方案选择 根据大峪隧道洞口滑坡体断面临 界状态，需采取快速有效方案稳固山体， 控制住滑坡体的变形趋势。采用砂浆和 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 8 黏土对坡体上的裂缝进行回填夯实，防 止地表水渗入，然后在滑坡后缘设置截 水沟，防止降雨渗入坡体；最后通过处 治对该滑坡进行处治。 5.2 边坡 支护方案 根据边坡的稳定性分析、不稳定 的顺倾结构面及边坡不稳定程度及范围， 对边坡支护方案的合理性、安全性进行 技术经济论证。 首先，按照地勘部门提供的地质 资料对边坡进行了路堑边坡设计，如表 1 所示。为了降低坡高，第一级边坡高 度设计为 6m，同r 增设挡土墙；为了 使安全系数达到 1.3，在第二级以及第 三级边坡加设锚索框架梁，进行防护， 见表 1。 但是由于实际进行放坡设计时， 边坡高度增加较快并且过高危险系数较 大，况且部分段落坡顶无法收顶，局部 边坡达到 70m；另外，在后期运营过程 中，受外部影响较大，仍然存在局部坍 塌导致滑坡的风险。在实际应用中应该 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 9 慎重考虑。 5.3 隧道出口接长明洞方案 进过详细的研究论证比较，考虑 采用隧道接长明洞及洞顶填土反压滑坡 前缘，达到根治滑坡的目的。 5.3.1 处治方案。 （1）根据现场计算及现场监测， 现有滑坡土体仍处于不稳定状态，明洞 施工期间，仍有滑动的可能，为确保明 洞施工、运营期间安全，要进行卸土减 载。选择滑动区域并结合明洞施工段落 顺序，逐步卸载。卸载时，应从滑坡体 后缘向滑坡前缘逐层开挖，并设置 3%8%倾向于路基的斜坡，严禁开挖 滑坡体的舌部，防止滑坡体继续发展； 做好卸载区域雨天的排水疏导，严禁形 成凹地，造成积水 （2）隧道左线洞门桩号由 L3K27+045 调整为 L3K27+000，增加明 洞 45m； （3）隧道右线洞门桩号由 K27+047 调整为 K27+002，增加明洞 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 10 45m。 （4）采用隧道弃渣对隧道进行 回填，可对滑坡起到反压作用。经测算， 隧道弃渣可填至明洞拱顶高约 5 m；通 过反压回填后临近路基的最大边坡高度 降到 40m 以内； 该方案施工难度相对较小，施工 人员较为安全，工程造价略高方案相对 较低。同时，洞顶回填使用隧道弃渣及 其他废弃土石方，既节约了弃土费用， 还有利于环境保护。 5.3.2 受力验算。 对结构进行简化，只选取左侧明 洞，对接长明洞方案下结构的安全性能 进行验算分析。 （1）建立结构受力模型：明洞 高度 9.27 m，拱顶填土厚度 5. 00 m， 下滑力与隧道轴线夹角为 35，明洞由 滑坡增加的侧压力按 4213.25 / （5 + 9. 27 ） sin35= 169. 35 kN /O 计算， 拱墙及仰拱衬砌支护采用 700mm 厚 C25 混凝土，采用 28 150mm 钢筋。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 11 结构受力模型，见图 3。 （2）计算结果分析：运用 ANSYS 有限元计算软件对明洞结构受 力进行模拟计算。由图 4 知，明洞结构 安全系数最小值为 2.4，满足公路隧 道设计规范JTG D70 /2 -2014 中安全 系数大于 2. 0 的要求，故接长明洞方案 能满足施工及运营期间的安全性。 6. 结论 通过对大峪隧道洞口段滑坡的研 究，结合地质情况和施工设计，对两种 处治方案进行了分析，得出结论如下： （1） 边坡支护及接长隧道明洞 两种方案均能有效的保证滑坡的稳定性， 确