高速公路隧道洞口边坡现场监测及稳定性分析

1、高速公路隧道洞口边坡现场监测及稳定性分析边坡岩体的稳定性受多种因素的影响，可以分为内在因素和外在因素。内在因素主要包括边坡岩体的地层、组成边坡岩体的岩性、地质构造、岩（土）体结构、地应力以及水的作用等；外部因素主要指边坡形态的改造、气象变化、震惊作用、工程荷载、植被作用以及人为因素的影响等。1工程概况1.1地层岩性隧址区地层上部为第四纪松散掩盖层，下伏基岩有泥岩、页岩、下统珍珠冲组砂质泥岩以及三迭上统须家河组砂岩、中统雷口组泥灰岩和页岩、下统嘉陵江组灰岩等。按照钻探资料隧址区的地下岩性以灰岩为主，进口部分局部为砂岩、页岩，灰岩中岩溶裂隙发育，虽然各钻探孔内为揭露有溶洞、空洞存在，但岩芯有显然的

2、溶蚀现象，说明地下熔岩较为发育；同时物探勘察揭露有两条溶饰裂缝发育带，推想其深度达到或临近隧道的设计洞顶面；其余地段亦揭露有多处的溶洞、溶槽发育，将给隧道施工带来较为不利的影响。2边坡稳定性数值模拟分析2.1原理分析强度折减理论：将边坡岩土体物理力学参数（粘聚力C和内摩擦角值）均除以折减率F，得到一组新的C、，即经过折减后的抗剪强度指标为：C1=C/F1=arctantan/F然后将C作为新的计算参数输入,再举行试算，直到计算没有收敛为止,将没有收敛的阶段视为破坏,并将该阶段的最大的强度折减率作为边坡的最小平安系数，此时坡体达到极限状态，发生剪切破。此外岩体按继续介质处理，二维时采用平面应变三

3、角形六节点实体单元模拟，三维时采用结构实体单元模拟，材料的本构关系采用抱负塑性模型，屈服准则为莫尔-库伦准则。2.2模型的建立与参数取值参数取值按照实地工程调研，并参考大路隧道设计规范中各级围岩的物理力学指标标准值的选用，模型中各部分参数如下表2.1所示：表2.1模型参数取值边坡开挖前模型的建立对尖峰岭隧道洞口边坡的稳定性举行分析，按照实地调研与勘测，简略岩层位置和隧道位置的二维模型如图2.1所示。计算时以Z轴为坐标垂直方向，以X轴为水平方向，左下角为原点位置。在底部深度的取值时，因为下部基岩受到影响较小，故以隧道水平面对下取到20m的深度，模型的上部分取到边坡的顶部，隧道洞口距离山体左侧距离

4、为20m，囫囵计算范围为横向X方向范围50m，纵向Z方向范围40m。在二维模型中，有限元计算的模型并加以网格划分后，模型的样子如图2.2所示（以Z轴为坐标垂直方向，以X轴为水平方向），图中，上层网格较密为土层，中间部分网格为风化岩层，下层为为基岩。2.3边坡开挖后的稳定性分析隧道开挖以后，因为各种因素的影响，边坡原有的平衡受到扰动，稳定性遭到破坏，消失变形以达到新的平衡，本节使用midas/GTS岩土与隧道分析系统模拟隧道开挖状况，对边坡稳定性举行分析，建立模型并划分网格如图2.2所示,图中的三角区域为模拟洞口开挖部分，开挖后将不存在，模型材料的属性同未加荷载状态下的材料属性，边界条件与自重荷

5、载与静力荷载条件下相同，除去临空面以外，其余三个面都分离施加X方向的约束，模型底面施加X方向和Z方向的约束条件，仅施加重力荷载。从开挖后的各方向和整体位移得出，边坡开挖后，开挖区域附近大部分发生位移，岩体在强度折减的过程中发生了塑性变形，并且发生的区域较大，应力集中的区域在坡脚，从最大剪切应变图中可以看出，潜在脆弱面的变形较未开挖的时候大，边坡的中下部发生了较大的剪切滑移。按照有限元强度折减法的原理，模拟出边坡的平安系数为1.1875，在阅历和规范要求之内，但在洞口开挖以后，边坡洞顶部分的稳定性是比较差的。如碰到雨水施工或者隧道内施工产生的爆破震惊，边坡是很简单发生垮塌的现象的，所以，在隧道洞

6、口的施工过程中，正确的开挖方法和支护手段是须要的。3工程实际监测分析3.1边坡沉降监测因为隧道的开挖，使洞口边坡应力重新分布，破坏了边坡岩土体相对平衡的应力状态,导致边坡消失变形开裂,并在薄弱部位形成滑动面。特殊是边坡脚被破坏，使得边坡脚附近的岩体消失剪应力集中，对边坡的稳定造成影响。隧道开挖后，为隧道上方岩体移动供应了临空面，导致隧道上方岩体向隧道内移动；在埋深较浅的洞口段会消失地表沉降，使得边坡蠕动变形。因为洞口段掩盖层较薄，边坡受爆破震惊的影响很大。爆破冲击波向周围围岩传扬时，会对岩体产生拉应力，使得岩体产生拉伸破坏，对边坡稳定非常不利。另外，地下水会对边坡产生浮托力、静水压力和动水压力

7、,并且能大幅降低岩体的强度,从而加剧边坡的不稳定。大气降水的冲刷也会直接对边坡产生破坏。2022年8月1日2022年10月30日期间，对隧道进口端变形监测点，分离举行了多次监测工作。各点变形量数据见表3.1所示。（单位：mm）。3.2监测数据分析对监测的数据举行分析，沉降变化量最大的是8月22日和10月16号。可知8月22日和10月26日边坡的沉降相对量比较大，因为边坡裸露时光过长，并有大量的雨水渗入坡体，使岩土体饱和，重力增强，下滑力变大，岩土体抗剪强度受到了一定的影响。从中可以看出，1#，2#，8#，9#几个测点的位置离洞口比较远，施工过程和其他因素对这几个点的影响不大，所以这几个点的沉降相对照较稳定，而对于3#，4#，5#，6#，7#这几个测点的观测来看，因为这几个点的位置位于洞口的正上方，施工过程中对这几点的影响较大，另外监测这些数据的时期内，隧道内掘进比较快，且以阴雨天气较多，所以导致测点沉降较大，终于导致了局部的小范围滑坡，准时实行锚杆和喷浆支护等加固措施。4结论经过后期的观测，次沉降量减小。边坡趋于稳定，并与数值模拟试验相比较，通过监测数据和分析我们可以得到以下的结论：隧道洞口的施工，合理的施工方式以及合理的结