基于现场监测数据的隧道边仰坡沉降过程分析

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1、基于现场监测数据的隧道边仰坡沉降过程分析秦水祥1熊汉江2（1、江西省公路管理局交通工程公司江西南昌330002）(2、江西省吉安市公路管理局安福公路分局江西安福343200)摘要：根据大量隧道边坡监测数据的经验总结，将隧道进洞过程中的边坡位移分为5个阶段，并对各阶段的隧道以及边坡响应及各阶段的处理措施进行了总结。以景婺黄（常）高速公路下溪头隧道为例，对隧道进出洞过程中的监测数据进行分析，监测数据很好地验证了本文提出的阶段位移过程。关键词：隧道工程；边坡；监测；处理措施；稳定性0前言隧道工程中，边仰坡的稳定性判定的各种方法均具有一定的局限性，在实际工程中并不能准确地判定隧道边仰坡的

2、稳定性[1-4]。因此，需要在实际施工过程中，密切监测隧道边仰坡的变形等情况，掌握隧道边仰坡所处的发展阶段，依其阶段采取不同的控制措施，确保隧道边仰坡的安全。在隧道施工过程中，合理的进洞开挖方式对减少围岩变形、地表沉降以及保证边坡稳定性具有重要意义。1隧道边仰坡沉降过程通过对大量边坡测点监测曲线的变形分析可以得到：边仰坡测点的沉降过程基本上可以分为以下5个阶段：图1边坡沉降各阶段示意图1.1初期沉降阶段对应于0-1段。由于隧道洞口边坡围岩一般风化比较严重，围岩松散，刚开挖时边坡各测点将产生较大的沉降。随着时间的增长，各测点沉降速率逐渐减小，洞口围岩达到内部自平衡。如果此阶段沉降较

3、大，且没有收敛的趋势，则隧道洞口一般会发生塌方事故，此时应该及时加强洞口段的支护结构，确保隧道洞口段安全。1.2平稳发展阶段对应于1-2段。随着隧道的进一步掘进，施工对于洞口边坡的扰动将越来越小，洞口边坡保持平衡状态。此时边坡会发生一些蠕变位移，但位移量一般较小。因此，该阶段的沉降曲线比较平缓。1.3过渡阶段对应于2-3段。在平稳发展阶段中，由于施工的二次扰动、降雨等一系列因素的影响，隧道边坡测点的位移将开始缓慢增大，进入过渡阶段。例如，对于台阶法开挖的隧道，洞口段下台阶的开挖将对边坡产生较大的扰动，围岩应力进行重分布，有些部位围岩将受到应力集中的作用，直至产生破坏，此时边坡测点

4、沉降开始缓慢增长。过渡阶段的持续时间与围岩自身的性质有很大的关系。在塑性较大的围岩段，此阶段持续时间较长，而在脆性围岩段，则有可能在极短的时间内出现围岩失稳现象。1.4加速沉降阶段对应于3-4段。此时边坡围岩内部平衡已经发生破坏，边坡测点加速下沉。边仰坡将开始出现较大裂缝，滑动面已经逐渐形成。监测时应该及时抓住此变化现象，及时报警，采取必要措施以防止衬砌和围岩失稳。1.5破坏阶段对应于4以后段。此时边坡裂缝已经明显快速发展，边坡滑动面已经完全贯通，滑动面上的抗阻力已经小于下滑力，边坡发生滑动破坏。总体来讲，上述5个阶段很少同时出现。大部分情况只发生初期沉降阶段和平稳发展阶段，边坡

5、安全；有时候直接由初期沉降阶段发展到破坏阶段，常见于隧道进洞时边坡发生滑动破坏；一般情况下，当沉降曲线发展到加速沉降阶段时，须立即进行补救性抢险措施，使曲线重新回归到平稳发展阶段上来。在实际工程中，还常常遇到各种组合，此不多述。在宏观现象上，边坡变形五个阶段的宏观现象描述如下表所示：表1边坡不同沉降过程现象列表预报阶段宏观迹象初期沉降阶段平稳发展阶段过渡阶段加速沉降阶段破坏阶段裂缝边仰坡交线处和中隔墙顶部容易出现微小裂缝，裂缝发展很不发育已有裂缝基本上没有继续发展裂缝开始缓慢增长，仰坡台阶上部后坡顶开始产生横向裂缝裂缝加速增长，发展速度比较明显已有裂缝贯通，且宽大不断加大，滑移面

6、已经形成隆起与沉陷无明显隆起或沉降现象局部有小的隆起或沉降隆起或沉降速率开始缓慢增长隆起或沉降速率开始加速增长隆起或沉降比较明显测点位移量开始位移速率较大，并逐渐减小位移速率基本不变，位移变化较小速率开始有加大的趋势速率>0，并且日变形量较大速率较大，且量值达到设计预留量的90%以上地下水动态滑体内地下水位无明显异常变化滑体内地下水位在正常值附近动荡滑体内地下水位开始升高地下水持续高水位，且监测水压力不断升高水压力较大，且有局部渗水围岩内部位移初始位移值较大，但很快趋于稳定基本上稳定发展，量值较小位移量开始缓慢增大位移量持续增大位移量产生突变2边坡各沉降阶段出现破坏的不同处理措施

7、隧道在施工过程中，边坡将会随着施工的进程发生不同阶段的变形破坏，因此，可以根据边坡沉降的各个阶段，对其采取不同的处理措施。2.1初始沉降阶段发生破坏此类边坡破坏现象发生于隧道刚进洞后不久。此类破坏的发生，大致可归纳为三种原因：①边坡洞口为顺层开挖，由于隧道岩体的去除，使得结构面上的抗剪强度大幅度减小，岩层发生整体滑移破坏；②洞口岩体为块状结构，隧道的开挖将关键块去除，岩体发生崩塌破坏；③在洞口严重松散段，隧道的开挖使得松散岩体发生塌陷破坏。此阶段发生破坏时，表征现象少，一般是由于