青海省牙什尕至隆务峡段公路工程朵给隧道出口边坡稳定性评价

严栋 魏虎林 康彦福

(青海岩土工程勘察院,青海西宁 810008)

青海省牙什尕至隆务峡段公路工程朵给隧道出口边坡稳定性评价

严栋 魏虎林 康彦福

(青海岩土工程勘察院,青海西宁 810008)

在公路工程施工过程中,隧道洞口段边坡往往面临着滑坡、崩塌的危机。因此,如何对隧道洞口段边坡稳定性进行科学分析并提出有效的控制技术是隧道工程中急需解决的重要问题。本文从这一问题出发,先分析了影响隧道洞口边坡稳定性的可能因素以及边坡破坏的各种模式,然后依据相应的边坡稳定性定量分析,提出相应的意见建议进行指导施工。

隧道出口边坡 稳定性 瑞典条分法

在山区进行公路工程施工建设时往往会形成挖方、填方以及隧道洞口边坡，因此边坡稳定性问题成为该类区域公路建设的主要工程地质问题。边坡的滑坡失稳破坏是一种重要的地质灾害，尤其是隧道洞口边坡失稳会造成局部环境破坏和较大的安全事故。因此，正确的边坡的稳定性分析及合理的加固治理措施就变得尤为重要。现根据工程实例对隧道洞口的稳定性进行定量分析及评价。

1 工程概况

朵给隧道位于化隆县团结村及牙曲滩村中间，隧道轴线总体走向约为170°。隧道出口所在斜坡坡角为70°，坡向为165°，斜坡植被不发育，现状边坡稳定。

隧址区发育有F1断层及K19+100-K26+800段滑坡，F1断裂为逆冲断层，上盘(东部)出露为震旦系尕让群下亚群(AnZgr1)黑云石英片岩、斜长角闪片岩及片麻岩、黑云斜长眼球状混合岩、黑云甲长条带状混合岩、花岗质条痕状混合岩，下盘为下第三系(N2l)、三叠系(T2b)地层。F1断裂是造成K19+100-K26+800处滑坡的内力。K19+100-K26+900滑坡水平滑距5700m，垂直落差875m。滑坡呈簸箕形，主滑方向为254°长7000米，宽2150米平均厚度为150米，14.35×1012m3，为深层—牵引式—巨型古滑坡。隧道出口上部为滑坡堆积体(花岗岩)，下伏为第三系泥岩，岩层产状30°∠42°。

2 隧道边坡稳定性影响因素

影响边坡稳定性的基本因素是多种多样的，对于隧道边坡，首先要从隧道所处地质的结构状况、力学特性出发，再结合具体的工程因素和自然因素等综合分析，寻求各因素的影响特点和关系。

(1)地质结构的影响。对于处于岩质地区的隧道，洞口岩体中结构面的存在是影响岩质边坡稳定性的重要因素之一。不稳定岩体往往是沿着1个适宜的结构面或多个结构面的组合边界发生剪切滑移、张拉破裂和错动变形等，从而造成岩体边坡的失稳。

对于处于土质地区的隧道，边坡的破坏无不与地表水的冲刷、侵蚀有关，而土体自身的凝聚力对边坡稳定的影响最大。

(2)地应力的影响。地应力包括自重应力、地质构造应力、地震应力、温度应力以及有关物理化学作用所引起的应力等。由于隧道的开挖，工程活动形成的二次应力场的叠加、干扰和调整问题，破坏了边坡岩土体的相对平衡的应力状态，进而进一步加剧了岩体的物理力学状态的复杂性，初始应力状态重新分布，不仅表现在应力释放方面，而且表现在应力集中方面，这对于洞口处的边坡稳定是很不利的。

(3)其他因素的影响。在施工过程中，由于隧道的开挖，可能破坏原有的稳定控制界面，将原有的控制界面带间的水流闭路系统破坏，形成渗流通道，使得界面上的黏性参数大幅降低，导致边坡的滑移破坏。

3 隧道边坡破坏模式

在隧道工程中，边坡的破坏模式主要表现为以下几种：(1)边坡喷层剥落破坏;(2)张拉破坏;(3)剪切破坏;(4)局部塌陷破坏;(5)雨水冲刷破坏;(6)洞口初期支护失稳破坏。其中，比较常见的是剪切挤压破坏和拉裂破坏。对于隧道边坡的破坏模式，可以分为以下几种：平面滑动破坏、楔形破坏、崩溃破坏、局部塌陷破坏和堆塌破坏。

4 利用瑞典条分法对隧道洞口边坡稳定性评价

瑞典圆弧滑动面条分法，是将假定滑动面以上的土体分成n个垂直土条，对作用于各土条上的力进行力和力矩平衡分析，求出在极限平衡状态下土体稳定的安全系数。

计算中需要确定的指标有：滑坡堆积体土的天然与饱和重度(kN/m3)，土的粘聚力(C)和内摩擦角(φ)。滑坡堆积体的重度，根据地区经验数据，天然重度取20～22kN/m3，饱和重度取22-24kN/m3。土体的强度指标C、φ值的微小不同，均可造成稳定系数的较大差异，由于影响这两个值的因素比较多，因而直至目前仍不能准确确定。但是，通过采用反算法、试验法和经验数据对比法，综合选择其指标值是可行的。为此，我们应用多种方法进行计算分析，相互对比，以确定C，φ值可能的范围。

经边坡稳定性计算：朵给隧道出口斜坡在目前状态下，稳定系数为K＝1.33，处于稳定状态;在持续降雨下，稳定系数K=0.95，处于不稳定状态。因此，在降雨情况下，边坡随时有发生滑动的可能，边坡稳定性差。

5 结语

综上所述，地层含水量对现状边坡的稳定性影响很大，建议边坡作好坡顶截流、两侧边沟排水设计工作，可先进行坡顶截水沟施工，对现状斜坡进行削坡处理并进行支护，或在坡脚设置抗滑桩，对坡体设置锚杆;同时采用合理的开挖方式，减少对坡体的扰动，并加强监控。

根据以往隧道施工的经验及有关监测数据显示，坡面的堆积体厚度及隧道施工中对坡脚的开挖等很多因素都对隧道洞口边仰坡有很大的影响，由于篇幅有限现不做相应分析评价，在不同的工程地质条件下进行隧道施工时应根据相应的定量或定性分析，得出最优的加固或治理措施来指导施工。

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