1、杉树坪高速公路隧道施工围岩稳定性分析摘要：本文本文以涪-丰-石高速公路杉树坪隧道施工项目为依托，通过数值模拟结果和现场监测数据对隧道开挖过程中和穿越不同级别岩石过程中拱顶的下沉位移，应力变化的研究，来分析开挖过程中隧道围岩的稳定性，以此来确定隧道断面开挖方法，进尺速度，支护措施等来确保隧道的稳定。 关键词：隧道工程 数值模拟 稳定性 位移 Abstact:In this paper, based on the Fu-feng-shi highway Shanshu Ping tunnel construction project, the stability of tunnel surroun
2、ding rock is studied through numerical simulation and monitoring datain the tunnel excavation process and excavation through different levels of rock.Vault subsidence displacement and stress changes during excavation are closely monitored In order to determine thel tunnel excavation methods, penetra
3、tion rate, supporting measures and to ensure the stability of tunnel. Key word : tunnel construction ; numerical simulation ; stability; displacement 中图分类号：U45 文献标识码：A 文章编号： 1 引言 随着山岭区公路建设的不断发展和公路等级的不断提高,公路隧道的建设规模和数量也日益增多。隧道的围岩稳定性研究作为公路工程中一项重要研究课题，是工程造价的主要影响因素，是工程界最为关心的问题之一。这要求我们在隧道开挖过程的各阶段中，及时对隧道围岩
4、等级、位移变化量等参数进行监控量测，分析计算围岩稳定性，及时反馈信息，选择合理、经济的施工方法和支护措施以确保隧道的正常施工和运行。 （一） 作者简介：文朝维，男，1982 年出生，学士，工程师，主要从事施工管理工作。 工程概况 杉树坪隧道进口位于涪陵区江东街道菜场村大地沟，出口位于七龙村马脚溪西面的山坡上。杉树坪隧道为一座上、下行分离的四车道高速公路长隧道。隧道最大埋深约 200m。本文采用隧道 ZK8+570ZK8+630 路段为研究对象，此路段长 100m，ZK8+570ZK8+600 之间的 30m 洞室围岩是须家河组中风化砂岩属于级围岩，后 30m 围岩为须家河组中风化泥岩、页岩属于
5、级围岩。 3 隧道建模 模型设计隧道总长 60m，最大埋深 160m，隧道从左侧开挖，穿越不同级别岩层，前 30m 为级岩石，后 30m 为级岩石。如下图 图 1 隧道几何模型 Z 方向位移分析 隧道开始阶段围岩为级，隧道采用光面爆破，全断面开挖，每次进尺 3m 并采用系统锚杆，钢筋网和喷射混凝土的支护措施。 由上图可知，第一阶段开挖后，山体大部分位移都是向下的，山顶最大下移量 3mm，隧道拱顶最大下移量 0.88mm，拱底位移为向上的，最大位移量为 1.3mm。第十阶段，山体位移仍向下，最大下移量 3.5mm，拱顶最大下移量 0.87mm，拱底位移向上，最大位移量为 1.3mm。通过十个施工
6、阶段各位移变化量得观测总结得出，对于级围岩隧道开挖上述方案可行。从第十一阶段就开始了对后 30m级岩石层的开挖。采用正台阶开挖法，每次进尺 2m，短开挖，强支护，及时封闭成环，及时浇筑仰拱。图 2 第十一阶段开挖 图 3 第二十四阶段开挖 图 4 第二十五阶段开挖 据上图可知，第二十四施工阶段中，山体顶部最大位移是 3.6mm，隧道拱顶最大下降位移为 4.5mm，而隧道底部最大向上位移为 1.57mm。第二十五施工阶段为此工程最后阶段，此阶段中，山体顶部最大下降位移是 3.8mm，隧道拱顶最大下降位移为 4.9mm，而隧道底部最大向上位移为2.2mm，上述方案可行。 稳定性分析 围岩稳定性是指
7、围岩靠自身强度保持平衡的能力。稳定性安全系数一般为沿假定滑裂面的抗滑力与滑动力的比值，当该比值大于 1 时，岩体稳定；等于 1 时，岩体处于极限平衡状态；小于 1 时，岩体即发生破坏，下图为围岩稳定性分析： 图 5 围岩稳定性系数 工程数据及分析 现场监控量测是隧道施工的重要组成部分，杉树坪隧道左洞,利用JSS30A 型数显收敛计对布置在隧道中的各监测断面进行净空相对位移测，并计算出其拱顶下沉位移量。表 1 数据监测不同时间中杉树坪隧道内四个监测断面的监测数据。 表 1 杉树坪隧道内四个监测断面部分监测数据（单位 mm） 由 ZK8+570、ZK8+590 、ZK8+610 三个监测断面数据相
8、对变化量可以看出，这三个监测断面的水平收敛变化和拱顶沉降数据相对变化曲线都随着监测时间的持续慢慢趋向于零，这说明三个断面都将趋于稳定。相反 ZK8+628 监测断面水平收敛和拱顶沉降都还存在较大的变化，还未达到稳定状态。施工中应当加强监控保证稳定性。 （六）结论与展望 对于地下洞室围岩稳定性的影响因素主要有三类：1）地质因素:原岩应力、岩石物理性质、岩体结构与构造、风化作用、等；2）工程因素:开挖断面的形状、大小、高跨比等；3）施工因素:隧道施工方法和手段、支护时间和支护方式等。 隧道开挖前山体处于自然稳定状态，岩体内部应力平衡，隧道开挖后，岩体内部应力平衡被打破，重新分布。 隧道开挖过程中同时对隧道围岩各项数据进行监控量测，及时反馈数据，避免洞室围岩的大变形和破坏。 参 考 文 献 宋宏伟.郭志宏围岩松动圈支护李坤的基本观点J建井技术1994（4） 鲁建霞.有限元的基本思想和发展过程A.机械管理开发.200924(2) Yu Weijian.Gao Qian. Research on charactersof surrounding rock in complex geology conditions and supportingtimeJ.Engineering Sciences.2008.06.(02)
