2019年第2期摇摇摇摇摇摇摇摇摇
广东公路交通
摇摇
GuangdongHighwayCommunications
摇摇摇摇摇
Vol郾45No郾2Apr郾2019
文章编号:1671-7619(2019)02-0051-04DOI:10.19776/j.gdgljt.2019-02-0051-04
隧道进口山体工程地质条件与变形因素分析
陈摇伟
(广东华陆高速公路有限公司,广东五华514499)
摘要:隧道进出洞口边坡稳定是影响隧道安全施工与正常运营的主要因素之一。分析了粤境某隧道进口山体的工程地质条件,基于GEO-Slope软件对隧道进口山体的稳定性进行了分析计算,确定了边坡的潜在滑动面,简要分析其潜在变形因素,并在此基础上提出了后续处治对策,希冀为类似工程提供借鉴。关键词:工程地质条件;变形因素;稳定性分析
中图分类号:U452.11摇摇摇文献标志码:B
0摇引言
次一级构造较发育,规模小,以断层、挤压破碎带为主。火成岩体中断裂多以蚀变破碎带、硅化带、石英网脉带、角砾岩带、糜棱岩带及基性岩脉带出现。隧址区内推断发育断层F9、F11、F12,在上述断层影响范围内岩体自稳能力差,侧壁稳定性差,节理裂隙密集发育,岩体破碎,工程地质条件较差。隧道施工时进口段边坡易发生垮塌或滑塌等1.2摇隧道进口地形地貌安全事故。
随着高速公路建设项目往山区发展,为提高线路的舒适性,隧道工程得以广泛应用。而隧道洞口一般多为浅埋段,且风化侵蚀较为严重,隧道洞门和洞口浅埋段的开挖,极易引起隧道洞口坍塌或者边仰坡开裂变形等事故。因此,隧道洞口山体的稳定性严重影响隧道早日进洞施工乃至整体安全。
1摇隧道工程地质条件
1.1摇隧道总体工程概况
观音坳隧道穿越低山丘陵长亘状山脊。隧址区属构造剥蚀低山丘陵地貌,地形起伏较大。根据设计文件,隧道为上下行分离的双向四车道高5.0m。其左洞起讫桩号为ZK62+0~ZK65+075,全长2345m;右洞起讫桩号YK62+0~YK65+075,全长2345m,属公路长隧道。
速公路隧道,隧道主洞建筑限界净宽11.0m,净高
观音坳隧道进口端场地地貌属构造剥蚀低山
40毅。线路经过近南北向山脊的鞍部,山顶呈浑圆40m。整个隧道进口处于朝向北东的陡坡地带,植状,最高海拔300m,最低海拔260m,相对高差约被发育,地形坡角约40毅。隧道进口为南西往北东流的狭窄冲沟,切割深,两侧地形陡,呈“V冶字型。1.3摇隧道进口工程地质条件隧道近垂直穿越近南北向山脊。
隧道进口场区内上覆盖土层为残坡积砂质粘
丘陵地貌。地形波状起伏较大。自然坡度15毅~
观音坳隧道进口处于朝向北东的陡坡地带,
植被发育,地形坡角约40毅。隧道进口山体两侧及隧道进口小桩号端均为自然冲沟,其中K62+700~740段发育有崩塌体,相应的隧道属于浅埋段,
性土沿山坡及隧道洞身表层分布,局部负地形厚度较大;下伏基岩为燕山二期花岗岩(酌y2)。强风化花岗岩节理裂隙发育,岩质较脆,主要发育崩塌、水土流失等不良地质灾害。
隧道进出口段边坡以砂质黏性土、全~强风化(砂土状)花岗岩为主,含少量粘性土和碎块状强风化花岗岩。隧道洞口边坡开挖后发现有多道横向裂缝,但坡体未见明显滑动迹象,整体处于基本稳定状态,局部欠稳定状态。隧道进口段基岩
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最小埋深不足6m。自隧道洞口边坡开挖后,发现裂缝宽度5~15mm不等。且监测发现山坡变形有进一步发展的态势,具体表现为:裂缝由1道增加为3道,同时裂缝宽度逐渐加大。
观音坳隧道位于北东—南西五华大断裂与北东—南西河婆大断裂的交叉影响范围之内,沿线
隧道洞口截水沟上部山体发育有一道横向裂缝,
作者简介:陈伟(1979.12-),男,大学本科,路桥工程师,从事公路工程建设管理工作,E-mial:497760109@qq.com。
2019年第2期摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇广东公路交通摇摇摇摇摇摇摇摇摇埋深较大,岩体内部发生沿着风化界线滑移的风险较低。
摇摇摇摇总第161期
既有崩塌体,此外,现场暂未见其他由于隧道开挖引起的明显变形现象。山体总体处于基本稳定状2.2摇隧道进口山体稳定性定量分析态,局部侧沟稳定性差。
隧道进口山体稳定性的定量分析是在合理确
定计算断面和计算参数的基础上,通过分析计算,定量评价该边坡的现状稳定性,并对其发展趋势做出预测评价。
为了分析观音坳隧道进口山体稳定性,选取
图1摇观音坳隧道进口段高密度电法解译成果
岩体山脊线的主轴断面1-1忆作为计算断面。
根据隧道进口山体潜在失稳破坏的情况,隧道进口山体稳定性计算考虑其在正常工况条件下的稳定性。根据地质勘查资料,依据《公路路基设计规范》(JTGD30-2015)的有关规定,类比同地区同条件的工程经验,确定边坡稳定性计算所需的主要岩土物理力学参数值(表1)。非正常工况玉(暴雨或连续降雨状态)用于校核隧道进口山体遇暴雨等不利因素下的稳定性。
2摇隧道进口山体稳定性分析与评价
2.1摇隧道进口山体稳定性的定性分析
观音坳隧道进口洞门施工,在山体下部切坡,致使隧道洞口仰坡上部山体出现有5道裂缝,缝宽5~10mm不等,上述变形是因为隧道进洞口山体开挖卸荷、坡体陡倾结构面松弛变形引起。同时山体有侧移变形迹象(主要表现在截水沟开裂变形,侧壁松脱等)。隧道左、右两侧沟内发育有
表1摇隧道进口山体各地层及滑带土的岩土力学指标
正常工况
岩土类别
天然重度/(kN/m3)
砂质黏性土全风化花岗岩岩强风化花岗岩中风化花岗岩滑带土1(全风化地层)滑带土2(强风化地层)
192021232122
1416
1315
内摩擦角渍/毅192428
粘聚力c/kPa202327
饱和容重/(kN/m3)20.0021.0021.5023.2522.0022.50
1315
1113
非正常工况玉内摩擦角渍/毅182327
粘聚力c/kPa182125
隧道进口山体的稳定系数计算结果见表2。隧道进口山体的稳定性计算结果如图2~图5。
表2摇隧道进口山体各滑面稳定程度评估与稳定系数计算结果
计算断面
滑面编号
12
滑面分层浅层深层
评估稳定程度(天然工况)1.10臆Fs1.20臆Fs
计算稳定系数Fs天然工况1.2381.687
非正常工况玉
1.1321.561
1-1忆断面
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2019年第2期陈伟:隧道进口山体工程地质条件与变形因素分析总第161期
图2摇边坡现状沿浅层滑面滑动稳定系数Fs=1.238
图3摇边坡现状沿深层滑面滑动稳定系数Fs=1.687
图4摇边坡非正常工况下沿浅层滑面滑动稳定
系数Fs=1.132
图5摇边坡非正常工况下沿深层滑面滑动稳定
系数Fs=1.561
由上述结果可知,在正常工况条件下,隧道进口山体的深层滑面和浅层滑面均处于稳定状态且稳定性系数不小于1.2。在非正常工况下,受连续降雨软化岩土体影响会导致边坡稳定性降低,从而使得边坡处于基本稳定性状态,浅层滑体稳定2.性系数为3摇隧道进口山体变形发展趋势1.132。
根据边坡稳定性分析计算结果可知:边坡深层及浅层滑面均穿过隧道左洞洞身,隧道洞身开挖将会引起坡体应力场调整,坡体裂缝、裂隙的进一步张开,地表水容易下渗,雨季降雨量的增加,雨水的集中下渗,软化坡体内岩层,坡体的稳定性进一步降低,山体变形范围扩大,山体有逐渐向后发展的可能。边坡坡面变形将持续严重,坡体地
表水的大量渗入,变形体的稳定性由基本稳定状态演变为欠稳定性状态乃至极限平衡状态,甚至有进一步引发工程滑坡的风险,因此需要进行安3摇全防范隧道进口山体边坡潜在变形因素分析
。
观音坳隧道进口段洞身开挖后将进一步恶化隧道进口山体体稳定条件(1)洞口段开挖消弱坡体下部抗滑力,其主要影响表现为,加剧该:区段周边地表开裂渐发育(2)、贯通和发展随着洞身开挖延伸。
,极大地改变了坡体内地下水,变形体坡表裂缝将逐
的排泄径流条件,大量表水下渗,在强风化层顶面等相对隔水层以上山体形成富水层,软化岩土力学指标等变形裂缝贯通(3),加速山体变形山体扰动引起的持续变形致使滑面。
,改善了各层含水层的连接通道(带)
,加强各层地下水的水力联系,坡体的多次滑移部
分或局部改变原含水层的分布、性状和水力联系,局部富水转变为带状或层状,富水层软弱带贯通,形成大规模潜在滑坡体工用水渗透等不利作用下(4)在持续降雨、洞身开挖爆破振动及洞内施
。
,潜在滑坡体稳定性进一步降低,可能诱发隧道进口段山体发生大规模的滑坡变形,严重威胁观音坳隧道进口段的正常4摇施工乃至后期运营隧道进口山体边坡变形处治
。
观音坳隧道施工时由于隧道洞口开挖卸荷,
将致使隧道进口形成临空面,由此引起的应力集中现象不利于坡体稳定(边坡洞口出现多道横向裂缝)。同时,隧道洞身爆破开挖施工干扰也极易导致隧道进口洞顶边坡出现开裂变形乃至滑塌破坏。因此,为确保隧道施工安全,采用如下措施进行处治隧道明洞接长后增设端墙式洞门结合挡墙加固(1):
隧道进口仰坡采用钢锚管框架加固处理,(2)隧道洞身采取长管棚结合小导管注浆进
。
行加固,隧道洞身开挖过程中采用小剂量爆破开
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2019年第2期摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇广东公路交通摇摇摇摇摇摇摇摇摇挖,以减少爆破开挖的不利影响。
(3)考虑到隧道采用爆破开挖,且隧道开挖揭
摇摇摇摇总第161期
续降雨状态)下隧道进口边坡浅层滑体处于基本稳定性状态,浅层滑体稳定性系数为1.132。
(3)由于隧道左洞洞身进口段处于全风化~
示基岩裂隙水发育,隧道进口山体所在区段加强
5摇结语
初支及二衬支护等级,同时应加强隧道内排水。
本文在分析观音坳隧道工程地质条件的基础
强风化(砂土状)花岗岩地层中,尤其是浅层滑面穿过左洞洞身,隧道洞身支护形式应根据隧道左洞情况合理设置。
参考文献:
[J].浙江工业大学学报,2012,40(1):101-105.
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上,对隧道进口山体稳定性进行分析计算,并对其变形趋势进行预测性评价,同时分析其潜在变形对山体的不利影响。
(1)观音坳隧道进口山体自身地质条件较差
及隧道洞门开挖引起坡体松弛变形致使雨水渗入,都是导致洞口边坡开裂变形的主要因素,施工过程中应加以重视。
(2)天然状态下隧道进口边坡稳定性系数不
值模拟[J].安全与环境工程,2013,20(5):108-112.
题与变形机理研究[J].灾害学,2018,33(S1):14-17.
低于1.2,属于稳定状态;非正常工况玉(暴雨或连
CHENWei
(收稿日期:2019-01-28)
EngineeringGeologicalConditionsandDeformationFactorsAnalysisforTunnelEntrance
(GuangdongHualuExpresswayCo.,LTD.WuhuaGuangdong514499)
Abstract:Slopestabilityattheentranceandexitoftunnelisoneofthemainfactorsaffectingthesafeconstructionandnormaloperationoftunnel.Inthispaper,theengineeringgeologicalconditionsofatunnelentrancemountainbodyinGuangdongProvincehavebeenstudied.BeingbasedonGEO-Slopesoftware,thestabilityofthetunnelentrancemountainbodyhasbeenanalyzedandcalculated,thepotentialslidingsurfaceoftheslopehasbeendetermined,thepotentialdeformationfactorshavebeenbrieflyanalyzed,andonthisbasis,thefollowingtreatmentcountermeasureshavebeenputforward,whichcouldprovidereferencesforsimilarprojectsinthefuture.Keywords:engineeringgeologicalconditions;deformationfactors;stabilityanalysis
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