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试论隧道洞口边坡稳定性影响因素及治理

       一、影响隧道洞口边坡稳定性的因素

     1、地层与岩性,地层与岩性存在于地球表面,是隧道建设中需要考虑的首要地质因素,决定边坡工程地质特征的基本因素,也是研究边坡稳定性的重要参数依据。对隧道的稳定性有着严重的影响。

    2、岩体结构,岩体内结构面和结构体的排列组合形式。岩体经受各种地质作用,形成具有不同特性的地质界面,称为结构面;结构面将岩体分割成形态不一、大小不等的岩块,称为结构体。岩体内存在的不同成因、不同特性的各种地质界面的统称。如层面、节理、断层、裂隙等,近年来,经过不断的研究探索,证实了岩体中的断层、层理、节理和片理是影响隧道稳定性的主要因素。

   3、工程施工的影响,相关工程实践表明:当隧道两洞间距为 8m时,左洞先开挖对边坡稳定性的影响略大于右洞先开挖对边坡稳定性的影响。边坡坡度是影响边坡稳定性的一个重要因素;当边坡坡度小于35。时,边坡坡度变化对边坡稳定性影响不大;当边坡坡度在 35。到55。区间时,边坡坡度变化对边坡稳定性的影响急剧增加。隧道理深这一因素对隧道上方边坡在隧道开挖后的稳定性影响巨大;当隧道理深小于 lSm 时,由于隧道开挖为隧道左侧岩体形成了临空面,导致这一区域岩体滑动,从而塌方或山体滑动;当隧道埋深大于 lSm 时,隧道理课变化对这一类边坡稳定性影响不大。

   4、水的影响。水对索道洞口边坡稳定性的影响是通过坡岩体进行的。水可以影响边坡岩体的稳定性,而且是作用效果非常活跃的。大量资料证明,边坡岩体的破坏和滑动大多都与水的作用有关。对于在水上的于透水边坡岩体,水对其有浮托作用,透水边坡岩体需承受水的浮托力,而不透水的边坡岩体坡面承受的则是静水压力,充水的张裂隙将承受裂隙水静水压力的作用,水对边坡岩体致使其土质产生软化,侵蚀建筑材料,此外,水流的冲刷也直接对边坡产生破坏作用,正所谓水滴石穿,其作用程度不容小窥。

5、 其它因素。除上述因素外,气候条件、风化作用、植被生长都可能影响边坡的稳定状况。

 

    二、隧道洞口边坡破坏模式

    采用工程地质分析方法分析墟道洞口边坡破坏模式。影响隧道洞口边坡稳定性的因素包括地层和岩性、地质构造和地应力、岩体结构、气候条件、风化作用、植被生长状况等。隧道洞口边坡破坏模式有崩塌破坏、倾倒破坏、平面破坏、局部塌陷破坏、堆塌破坏和楔体破坏。边坡的破坏模式按破坏机理可分为崩塌、倾倒和滑坡。

1、崩塌破坏,崩塌(崩落、垮塌或塌方)是较陡斜坡上的岩上体在重力作用下突然脱离母体崩落,边坡上部的岩体在重力的作用下,以高速脱离母岩而翻滚坠落导致隧道在巨大的冲击力的作用下发生崩塌。

   2、倾倒破坏,该类现象产生的原因在于边坡内部的倾斜角过陡,致使边坡岩体被切割成相互平行的块体,稳定性将低,易发生滑动,由于坡度较陡临近坡面的陡立块体缓慢向外移动发生倒塌。

3、平面破坏,岩体内存在的不同成因、不同特性的各种地质界面的统称。如层面、节理、断层、裂隙等,而平面破坏的产生正是因为边坡岩体沿其中的某一机构面移动而产生的。通常情况下滑动面与边坡的倾向一致。此类破坏产生的主要原因一般为边坡岩体结构面的存在或是因为开挖等施工因素破坏了其原有的生态平衡,使得岩体沿着软弱结构面产生平面滑动破坏。若边坡所在底层有明显的倾斜结构面(层面、节理、断层、裂隙等)切倾向路线,此时需注意该坡面上的单位粘聚力和摩擦力大小。由于岩层倾斜结构面上的单位粘聚和摩掠角的之一般比岩体本身单位粘聚力和摩擦角小很多。所以应注意粘土岩、粘土页岩、泥质灰岩、泥质板岩等泥化层面时,滑动倾角为 g一12度;砂岩层面或砾岩层面时,滑动叫大于30--35度;无泥质填充物的结构面时,滑动倾斜角为30--75度。

 

      三、隧道洞口边坡破坏治理措施

    通过对上述影响隧道洞口边坡稳定性的因素介绍以及隧道洞口边坡破坏模式的分析可知,隧道改变了原岩体的应力状态,破坏了岩体原有的生态环境,造成了边坡稳定性变成,从而导致事故的发生。减小开挖扰动既减少对原有生态环境的破坏并加强隧道支护为治理这类边坡破坏的最佳策略。在实际过程中做到具体问题具体分析,首先分析工程的地质条件,气候变化,植被生长结构,最后根据分析结果选取设计参数确定开挖方案及支护措施。

地质条件是影响边坡稳定性的决定性因素,在工程选线时应对预选方案的地质条件进行详细调查,尽量避免不良地质情况。对隧道洞口段的地质调查应包括自然地理概况以及工程地质和水文地质:主要结构面(特别是软弱结构面)的类型和等级、产状、发育程度、延伸程度、闭合程度、充水状况、组合关系、力学属性和与临空面的关系;查明危岩分布及产生崩塌的条件,对崩塌危害做出工程建设适宜性的评价,并根据崩塌产生的机制提出防治建议。

 

       四、增强隧道洞口边坡稳定性的具体施工措施

      1、施工过程中的控制:隧道横断面施工力学数值仿其模拟,首先初始应力状态模拟,步骤二,隧道第一次全断面开挖40米,以此类推挖三次,至上体开挖完成。根据测得结果制定详密的施工方案设计。

      2、使用注浆法加固隧道仰坡面,处理隧道仰坡裂缝。注浆法可以增强岩体的自稳能力和抗剪能力,注浆能使浆液及时填充到土体或松散破碎的岩体的空隙中,可以起到良好的固结作用,同时由于浆液可在短时间内初凝的特点可以限制值围岩活动想发源处移动。同时灌注的液体在打到-定的饱和后会在压力的作用下逐渐扩散不断填充空隙,增强了威严的密实度和压缩模量,提高了岩体自身的承载能力和稳定性。

     3、及时进行明洞施工和明洞回填反压。洞口仰坡较陡,必然造成边坡不平衡推力过大,为了防止边坡下滑,暂时停止隧道洞身开挖施工,以减少隧道洞身开挖爆破对边仰坡的扰动。为了提高明洞回填对坡脚形成的反压力,在明洞上方回填土M7.5浆砌片石和废渣,阻止坡体的下滑。延长明洞衬砌长度,以提高明洞回填反压高度,增加洞门墒的抗剪力,在洞门墙与明洞衬砌结合部采用钢筋连接。

洞内及时施工仰抉,使支护系统能够及时封闭成环。在施工过程中开挖扰动围岩次数多,每次对围岩的扰动也较大,岩体稳定性变差,若不及时施工仰拱和二衬,没有与边垴钢拱架连接成为一体,就不能封闭成环,无法承受来自上方仰坡以及侧面围岩的压力,容易造成事故的产生。

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