文档介绍：高速公路隧道洞口边坡现场监测及稳定性分析
高速公路隧道洞口边坡现场监测及稳定性分析
摘要:本文依托重庆涪丰石高速公路尖峰岭隧道在建项目,依据边坡破坏理论和机制,对影响尖峰岭隧道进口处边坡稳定性的各种因素进行综合分析,结合现场调研数据,运用传统的边坡稳定分析方法分析边坡的稳定性,同时将基于强度折减法,利用有限元数值仿真软件MIDAS—GTS建立边坡模型并对其进行模拟稳定性分析,比较分析结果,将为判断边坡的稳定性提供参考。

关键词:隧道洞口边坡;稳定性;MIDAS—GTS

中图分类号:U45 文献标识码:A 文章编号:

边坡岩体的稳定性受多种因素的影响,可以分为内在因素和外在因素。内在因素主要包括边坡岩体的地层、组成边坡岩体的岩性、地质构造、岩(土)体结构、地应力以及水的作用等;外部因素主要指边坡形态的改造、气象变化、震动作用、工程荷载、植被作用以及人为因素的影响等。①②
1工程概况
地层岩性
隧址区地层上部为第四纪松散覆盖层,下伏基岩有泥岩、页岩、下统珍珠冲组砂质泥岩以及三迭上统须家河组砂岩、中统雷口组泥灰岩和页岩、下统嘉陵江组灰岩等。
根据钻探资料隧址区的地下岩性以灰岩为主,进口部分局部为砂岩、页岩,灰岩中岩溶裂隙发育,虽然各钻探孔内为揭露有溶洞、空洞存在,但岩芯有明显的溶蚀现象,说明地下熔岩较为发育;同时物探勘察揭露有两条溶饰裂缝发育带,推测其深度达到或接近隧道的设计洞顶面;其余地段亦揭露有多处的溶洞、溶槽发育,将给隧道施工带来较为不利的影响。
2 边坡稳定性数值模拟分析
原理分析
强度折减理论:将边坡岩土体物理力学参数(粘聚力 C和内摩擦角值φ)均除以折减率F,得到一组新的C、φ,即经过折减后的抗剪强度指标为:
C1 =C/Fφ1 =arctan[tanφ/F]
然后将 C 作为新的计算参数输入,再进行试算,直到计算没有收敛为止,将没有收敛的阶段视为破坏,并将该阶段的最大的强度折减率作为边坡的最小安全系数,此时坡体达到极限状态,发生剪切破。此外岩体按连续介质处理,二维时采用平面应变三角形六节点实体单元模拟,三维时采用结构实体单元模拟,材料的本构关系采用理想塑性模型,屈服准则为莫尔-库伦准则。③④

①参数取值
根据实地工程调研,并参考《公路隧道设计规范》中各级围岩的物理力学指标标准值的选用,:
模型参数取值

②边坡开挖前模型的建立
对尖峰岭隧道洞口边坡的稳定性进行分析,根据实地调研与勘测,。计算时以Z轴为坐标垂直方向,以X轴为水平方向,左下角为原点位置。在底部深度的取值时,由于下部基岩受到影响较小,故以隧道水平面向下取到20m的深度,模型的上部分取到边坡的顶部,隧道洞口距离山体左侧距离为20m,整个计算范围为横向X方向范围50m,纵向Z方向范围40m。

开挖后网格图
在二维模型中,有限元计算的模型并加以网格划分后,(以Z轴为坐标垂直方向,以X轴为水平方向),图中,上层网格较密为土层, 中间部分网格为风化岩层,下层为为基岩。