隧道仰坡稳定性分析与防治对策探讨

摘要：文章详细调查了现场地形地质条件，掌握坡体实际变形状态，运用极限平衡法计算边坡的稳定性，对边坡的稳定状态进行综合评价；运用传递系数法计算边坡在不同工况下的剩余下滑力；统筹地质条件、构筑物位置关系、坡体局部及整体稳定性，提出了较为科学、合理、可行的综合治理方案。

关键词：隧道仰坡；剩余下滑力；稳定性；防治对策

中图分类号：U459 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）18-0077-02

在路桥建设工程中，隧道工程是重要分项工程之一，其仰坡及边坡的稳定性是实现隧道进洞的重要保障。在对仰坡稳定性展开的研究工作中，涉及到的影响因素较多，使仰坡稳定性研究工作具有较强的复杂性。因此，在具体研究中，要利用综合性分析评价方法，对仰坡稳定性展开科学计算及合理评价，对坡体的地质原型不断加深认识，从而实现对隧道仰坡稳定状态的准确把握。

1 工程概况

在某铁路工程中，铁路构筑物位置关系和隧道洞口仰坡实测地质剖面如图1、图2所示。在桥隧连接处坡体工程中，其地质特性如下：该工程区域属于中高山类型地貌，山体走向为东北至西南，山体高程在1500～2500m范围内，山脊较窄，地形坡度在30～50°范围内，而且呈现出上部陡峭、下部平缓形状。山体中存在较多沟谷，一般沟谷都呈“V”型，且沟谷的切割深度均在500～1500m范围之内。该研究区域是推覆构造地带，区域内存在较多断层及褶皱，且断层及褶皱得到了充分发育。通过对这一隧道工程现场展开实地勘察，对这一隧道仰坡工程的地貌形态进行分析，发现这一仰坡所在区域中存在崩坡过程中形成的诸多堆积体，并且经长久累积与堆放，经过演化形成了边坡。对其物质组成的分布情况进行分析可知，在这一边坡中，所含的物质主要包括碎块石层和不紧密的碎石土等，边坡基岩主要由中厚层的灰岩构成，坡体整体结构较为松散，存在已经发育的诸多节理裂缝。

2 对隧道仰坡展开稳定性计算分析

2.1 稳定性计算

在对隧道仰坡的稳定性进行计算分析前，要对仰坡周围的地质环境状况和变形程度进行充分调查，在此基础上运用传递系数法展开仰坡稳定性的整体计算及分析，同时根据瑞典条分法展开准确校核。计算过程中使用到力学强度参数容重ρ=19.24kN/m3；内聚力C=34.74kN；内摩擦角Φ=21°；地震水平峰值加速度0.2g。各种计算工况：Ⅰ天然工况，由于在参数反算过程中，稳定性系数取值0.98有一定保守，故在整体稳定性计算中抗剪强度参数作一定程度上浮；Ⅱ天然+暴雨工况，考虑1/5条块饱水，抗剪强度C及φ按反算结果取值（因反算坡体的含水状态接近饱水）；Ⅲ天然+地震，该区按八级地震裂度设防，水平峰值加速度按规范取值0.2g。计算图表及结果如下：

2.2 对仰坡稳定性进行综合评价

根据上述计算结果及分析，可以对这一仰坡的整体稳定性进行综合评价，发现在天然工况中，这一隧道仰坡整体较为稳定，但是在局部范围内存在临滑风险。对结果进行科学分析：在这一隧道仰坡结构中，一旦发生暴雨现象，仰坡的稳定性系数会大幅度降低，甚至比发生地震时仰坡的稳定系数还低。究其原因，很可能是因为这一坡体在物质结构组成上太过松散，地表水可以向坡体内部逐渐渗透，使坡体所处地质环境在很大程度上发生恶化。同时，因为坡体前缘的溯源侵蚀影响，坡体长期呈现蠕滑状态，在这种情况下，坡体附近的地下水通道大部分形成堵塞，导致地下水不能有效流通，使坡体的含水量一直维持偏高状态，在这种情况下，坡体稳定性受到了地下水极为不利的影响。另外，由于该区域和两侧山脊相比地势偏低，在地震发生时，该区域受到的地震应力不会像山脊上一样具有较强放大效应，因此相较于水体影响来说，地震作用给边坡稳定性带来的影响较小。

3 对坡体中剩余下滑力进行计算

3.1 工况分析及计算依据

在对边坡中剩余下滑力进行计算时，首先要确定工况，同时，要对安全系数展开相应的设定。在计算过程中，要以行业内相关标准和规范为基本依据，根据滑坡防治与施工方面的规范标准，在对边坡工程的地质特征和地质状况给铁路构造物带来的影响进行充分分析与把握的基础上，以天然工况、暴雨工况为背景对边坡剩余下滑力展开计算。在天然情况下进行设计时，安全系数取值为1.30，在暴雨情况下设计的安全系数取值为1.25。

3.2 对计算结果进行分析与研究

对于这一隧道洞口仰坡工程，在天然工况和暴雨工况中对剩余下滑力进行计算，具体结果如图4所示：

3.3 结果分析

（1）从上述计算结果统计表中可以看出，每一条块在天然工况与暴雨工况下的剩余下滑推力接近，即是说按天然工况下1.30的设计安全系数进行防治工程设计，该防治工程可以使暴雨状态下边坡稳定性系数达到1.25；（2）综合分析该边坡在进行防治工程设计时，剪出口的剩余下滑推力建议按1000kN/m进行设计。

4 相应防治对策探究

通过对该隧道洞口仰坡稳定性分析，对桥梁、边坡及隧道之间的位置关系进行科学分析，对该建设工程相关特性进行研究，可以对该工程中存在的仰坡稳定性及安全隐患进行准确判断。

（1）边坡含有丰富的地下水，具有的坡度较大，当地下水发生位移时，对于坡体中物质会形成明显的渗透腐蚀作用，导致坡体局部发生岩土体结构架空问题，在坡体前缘位置，已经出现了较多地下水渗透问题，这在很大程度上对坡体稳定性造成了严重影响。

（2）在坡脚处有冲沟存在，水流通过冲沟对坡脚长期冲击，使坡脚受到持续的切割侵蚀作用，导致坡体前缘中临空的一面逐渐移向坡内，直至将坡脚掏空后，整个边坡失去基础支撑，很可能会使边坡整体出现失稳变形。

（3）坡体后缘在边界位置已经存在坡体的蠕滑变形，横向上存在的裂缝在整个坡体中延伸，由此可见，在这一段坡体中，坡体本身已经处于临滑状态，一旦受到墩孔施工或洞口开挖的振动作用或者遭遇暴雨影响，很容易会导致失稳发生。针对以上稳定安全隐患，要采取相应的防护措施对边坡稳定性加以防治，具体如下：针对坡体前缘受地下水侵蚀、坡脚处存在冲沟水流对坡脚造成严重侵蚀问题，可以进行护脚工程的实施，对坡脚内的岩土体加以保护，使之不会被流水侵蚀掉。同时，可在隧道上部过于陡峭的坡面上进行截水沟的设置工作或者可以在坡体内部进行支撑盲沟建设，使地下水来源被有效阻断，不仅可以对局部的岩土体发挥稳固作用，还可以使地下水侵蚀作用大幅降低。另外，还可在边坡上进行抗滑桩的合理设置，使坡体抗滑性能得以有效增加，使其稳定性得到提升。

5 结语

（1）对这一隧道仰坡稳定性进行综合评价可知，在天然工况中，该结构基本能够维持稳定状态，但是局部处于临滑状态。

（2）对坡体展开剩余下滑力计算与分析表明，在工程施工中，需要展开有效的加固措施，对坡体展开必要防护，具体可以进行如下处理：在边坡前缘进行护脚工程制作；在坡脚处设置排水洞或者设置仰斜形式的排水孔；在洞口边坡上用抗滑桩进行加固处理；在隧道上部进行截水沟的合理设置或在坡体内部进行支撑盲沟建设。通过这些防治措施，可以对隧道洞口的仰坡展开有效防护，保证坡体的稳定性，为隧道的施工进洞工作开展提供安全保障。

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