一、工程概况
某隧道所处地貌为侵蚀、剥蚀山地,相对高差112.60m。拟建隧道横穿山岭,高程在1,302.84~1,396.00m,相对高差43.16m。隧道进口和出口均位于坡体内,其中进口段地表坡度陡,自然坡度角40°~55°,路基开挖边坡最高52.90m,出口段坡度相对较缓,自然坡度角25°~40°,开挖边坡最高49.72m。隧道进口段紧接沟谷,出口段外面为槽形地,坡体上植被较好,基岩多有裸露。隧道区地表水主要来源为大气降水补给,受季节影响大。区内无常年地表径流。洞口段节理裂隙发育,由于煤矿的开采,使地面沉陷,地表出现很多裂缝,因此降水可严重影响到隧道洞口坡体的稳定性。进口岩层产状:95°∠80°,出口岩层产状:295°∠60°。隧道地处狗场背斜轴部,受其影响,主要发育以下四组节理裂隙:节理裂隙长1.00~5.00m,宽0.01~0.40m,可见深0.20~0.50m,密度1~5条/m。另外受煤矿采空区的影响,隧道进、出口段地表有多处裂缝,裂缝长度从几m到几百米不等,裂缝宽度大,可见深度在一般在1m以下。
二、进口稳定性分析
进口边坡稳定性分析进口K4+124~K4+150段位于煤矿采空区范围内,坡体稳定性受其影响可能会失稳。轴线最大挖高38.95m,左边坡最大开挖高度52.90m,右边坡最大开挖高度18.50m。岩层主要为堆填土和全、强风化泥质粉砂岩、泥岩、砂岩、硅质岩和煤层构成。节理裂隙发育,岩体较破碎。从进口典型横断面图上可以看出,开挖之后形成的边坡,道路左侧为切向坡,岩层倾向于坡内;右侧为顺向坡,岩层倾向于坡外。右侧边坡受煤矿采空区影响较大。开挖后,左边坡坡率在1:1.25~1:2之间,右边坡坡率1:1.25~1:1.5。对隧道进口边坡产生影响的裂缝主要为1#裂缝,2#裂缝,3#裂缝,4#裂缝。因这几条裂缝走向与道路轴线走线大角度相交,均位于道路右侧,右侧边坡开挖高度较小,故认为进口段裂缝对边坡影响不大。但是雨水可沿裂缝渗入坡体之内,给坡体稳定性带来一定影响,因此边坡开挖之前应对裂缝采取封堵措施。从隧道进口边坡稳定性赤平投影图上可以看出,各优势节理与坡面的组合均不能形成楔形体,故边坡不会发生楔形体的破坏。利用同济曙光边坡稳定性分析软件,选取K4+145断面,对其开挖支护后的边坡稳定性进行分析。为便于计算,对地层做了一定的简化处理。计算可得左边坡安全系数为1.51,右边坡安全系数为1.35.从计算结果图上可以看出,其潜在的圆弧滑动范围很小,故可认为边坡在支护方案下是稳定的。进口仰坡稳定性分析隧道进口仰坡最大开挖高度达48m,开挖后形成的仰坡破率为1:1,分5级开挖,其中3、4级仰坡采用锚索支护,自由段长度22m,锚固段10m。分析隧道进口仰坡赤平投影图,节理面的与仰坡的组合不能产生楔形体,故仰坡不会发生此种形式的破坏。利用同济曙光边坡稳定性分析软件对其稳定性进行分析,计算得到安全系数F=1.21,但是计算未考虑隧道开挖对仰坡稳定的影响,故综合分析隧道进口仰坡稳定性安全储备小,在隧道开挖及其它因素影响下,仰坡有失稳的可能,但从计算结果图上可以看出,仰坡的不稳定区域不大,不会产生深层的滑动。
三、结语与建议
隧道出口端大都为采空区,岩层产状对出口段左侧边坡而言为顺向坡,右边坡为逆向坡。仰坡的开挖卸荷回弹可能会引起采空区的变形甚至坍塌,同时引发裂缝深度的进一步扩展,对仰坡稳定性影响较为严重。因此,洞口段整体稳定性较差,容易发生边坡失稳、滑坡等地质灾害。根据隧道进口边仰坡的特点,在考虑现有设计控制措施的基础上,提出如下控制洞口风险的建议措施:坡体开挖之前应对坡体附近的地表裂缝采取封堵措施;采取合理的开挖方式,减少对坡体的扰动;加强监测。
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