陽坡里隧道縱穿滑坡體段變形破壞機理與加固效應研究

摘 要：以武罐高速公路陽坡里隧道為依托，深入探討了隧道縱向穿越滑坡體情況下隧道與滑坡的相互作用機制及變形破壞模式。在理論分析的基礎上提出了針對性的綜合工程防治設計方案，并采用強度折減有限元法與極限平衡法對隧道穿越滑坡段的開挖加固效應進行了分析研究，對開挖加固前、后滑坡的穩定性進行了對比分析。結果表明：在隧道開挖條件下，滑坡的穩定性滿足規范要求，目前該工程正在施工中，安全穩定性良好。另外，研究表明：縱穿滑坡體段的隧道結構對滑坡體來講是一個重要的“抗滑結構體”，由于受滑坡推力作用隧道襯砌結構所受主應力發生明顯偏轉，當進入基巖后，隨著隧道拱頂距基巖與覆蓋層接觸面距離的增加，襯砌所受各主應力逐漸轉變為正常狀態。提出的隧道縱穿滑坡段的分析思路和綜合防治方案對類似工程有一定的借鑒和指導意義。

1 引 言

隨著高等級公路建設向西部山區的逐步延伸，在山區沿河傍山路段選線過程中，由于受山區地形、路線指標、線位整體布設的限制，不可避免地出現隧道縱橫向穿越滑坡體等病害的情況。一般來說，隧道縱、橫向穿越滑坡體容易引起隧道塌方，隧道施工容易誘發坡體滑動失穩等地質災害，目前，國內許多學者對坡體病害地段隧道的變形破壞機制及災害預測和治理方面開展了大量的研究。馬惠民[1]通過對20 世紀80 年代以來鐵路干線隧道變形實例的調查分析，系統論述了坡體病害段隧道變形、地質結構模型及相互作用機制，并提出了相應的防治措施。陶志平、毛堅強等[2－3]利用地質力學模型試驗，研究了滑坡地段坡體變形與隧道相互作用機制及滑帶土浸水軟化及蠕變對坡體變形與隧道相互作用的影響。張魯新等[4]以東榮河滑坡為例，對蠕動滑坡成因及隧道變形機制進行了深入研究，為蠕動滑體中隧道的病害治理提供了依據。李文軍等[5]通過幾種隧道變形與滑坡變形的典型實例，初步總結了隧道開挖與滑坡病害產生的關系及隧道開挖后坡體應力調整與病害復活的關系。陶志平、黃珂[6－7]對穿越滑坡復雜地層修建公路隧道的支護結構力學行為、結構安全性及施工控制技術等進行了詳細的研究。朱苦竹[8]以元磨高速小曼薩河隧道為例，基于數學二次規劃法的有限元手段，研究了滑坡與隧道的相互作用機制及過程，為隧道變形和滑坡災害預測預報及整治提供了依據。

上述研究大部分針對隧道走向與滑坡主軸正交或大角度相交的情況，對于隧道縱向穿越滑坡體等坡體病害路段隧道與滑坡的相互作用機制及綜合防治方面的研究成果相對較少。本文以武罐高速公路陽坡里隧道為依托，初步探討了隧道縱穿滑坡體段隧道與滑坡的相互作用機制及變形破壞模式，并提出了針對性的防治工程設計方案，施工過程中起到了良好實踐效果，可供今后類似工程參考。

2 工程地質概況

陽坡里隧道罐子溝端滑坡東西邊界清楚，形態特征明顯?；聟^東西寬約220 m，南北長約260 m，相對高差約170 m，隧道軸向與滑坡主軸方向基本平行，隧道縱向穿越滑坡體中部約50 m。

3 隧道與滑坡相互作用機制分析

3.1 隧道縱向穿越滑坡體的作用機制

4 隧道縱穿滑坡體段綜合防治

4.1 滑坡體加固方案

4.2 隧道支護及開挖方案

5 隧道縱穿滑坡體段加固效應研究

5.1 計算軟件及巖土材料屈服準則

5.2 有限元強度折減法及ABAQUS 實現

5.3 計算模型及參數

5.4 計算分析過程

5.5 成果分析

5.5.1 初始應力場及天然狀態穩定性

5.5.3 隧道開挖效應分析

5.5.4 隧道開挖后滑坡體穩定性特征

6 結 論

（1）隧道縱穿滑坡體情況下，隧道主要承受圍巖壓力及縱向的滑坡擠壓推力作用，隧道襯砌與滑移面相交的擠壓剪切區段承受拉、壓、剪的復合作用，為最不利受力部位，隧道的受力模式類似于水平向的錨固地梁，隧道對滑坡體來講同時也是一個重要的抗滑結構體。

（2）采用有限元強度折減法，對隧道開挖前后的穩定性進行了分析，結果表明，由于采取了合理的加固措施，使得滑坡體的整體穩定性明顯提高，并且加固后隧道開挖對滑坡穩定性的影響大為減小。

（3）采用了有限元精細模擬技術，充分考慮了地質體的精細結構、各種加固措施的精細方案，從而使得計算結果更加合理可靠。

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