滑坡地段浅埋公路隧道施工监控及极限位移分析

摘要

随着我国交通事业的不断发展,在施工过程中遇到的问题也越来越多。特别是隧道工程中,在特殊地质条件下修筑隧道工程越来越多。本文以重庆奉节～巫溪高速公路控制性工程孙家崖隧道为研究背景,结合孙家崖隧道与大坪滑坡的特殊位置关系,对孙家崖隧道施工过程中隧道围岩变形、支护结构受力及大坪滑坡的滑动变形情况进行监控。采用数值模拟的方法模拟隧道的实际施工过程,得到理想状态下隧道围岩变形及滑坡滑动的情况,通过与现场监测数据的对比,对围岩变形及滑坡滑动进行稳定性评价。
　　 研究内容与方法:
　　 (1)在对滑坡影响较大的左线隧道,选择具有代表性的监测断面,对隧道周边围岩变形进行监测,采用Matlab软件编制非线性拟合函数,对监测数据进行回归分析,预测隧道围岩的最终位移,分析得到孙家崖隧道周边围岩变形情况与隧道施工进度的关系。
　　 (2)在位移监测的同一断面,预埋压力盒、应变计及混凝土应变计,监测初期支护受力情况。通过分析隧道初期支护的受力变化与隧道施工之间的关系,推断出隧道施工对支护结构的影响程度,及时掌握支护结构的受力情况。
　　 (3)在隧道上部受施工影响严重区域的滑坡表面及滑坡体内部,分别埋设固定监测点和测斜孔,采用全站仪测得滑坡表面监测点的绝对坐标,采用测斜仪测得滑坡深层土体的水平位移。分析滑坡表面位移、深层土体水平位移的变化情况与隧道施工进度之间的关系。
　　 (4)采用MIDAS-GTS软件对隧道的实际施工顺序进行数值模拟,通过细化开挖后围岩应力释放率,找到隧道周边围岩在开挖过程中的应变突变点,进而推断出围岩的位移突变点,得到隧道周边围岩及滑坡滑动的极限位移,并与实际的监测数据进行对比,对围岩和滑坡的稳定性进行评价。
　　 主要研究成果:
　　 (1)通过对隧道周边围岩的位移、滑坡表面位移、滑坡体深层土体的水平位移进行分析,结合隧道施工进度情况,总结得到了隧道围岩变形及滑坡滑动位移与隧道变形及施工进度之间的关系。
　　 (2)观测断面周边位移、初期支护受力、围岩压力等变化情况,受到隧道施工扰动的影响很大,且出现了明显的不对称性,特别是在滑裂面附近,其不对称性更加明显。
　　 (3)采用Midas-GTS有限元软件,模拟实际施工过程,所得隧道周边围岩位移大小及沿隧道周边分布情况,与实测结果的分布规律基本一致,隧道周边围岩变形较大,大大超出了隧道设计时的预留变形量,处于不稳定状态;滑坡实测数据与计算数据较接近,分析认为处于相对稳定状态。
　　 (4)通过对比监测数据与实际数据,分别从隧道周边位移和滑坡滑裂面位置处的位移两个方面,制定了在滑坡浅埋地段修筑隧道工程的变形控制基准。
　　 (5)监测数据显示,隧道在施做仰拱和二衬后,各监测点的位移都出现明显的收敛迹象,所以在滑坡浅埋段修筑隧道工程,尽早使初期支护闭合及施做二衬能对围岩变形起到有效的抑制作用,对滑坡滑动也有缓解作用。
　　 (6)隧道施工时,抗滑桩仍在施工且承载力没有完全达到设计强度,抗滑桩的弃土没有及时清理,造成滑坡表面堆载增加,也是引起滑坡滑动位移及隧道围岩变形过大的原因之一。