姜路嶺隧道圍巖大變形規(guī)律分析

付森

（重慶交通大學(xué)，重慶 400074）

姜路嶺隧道圍巖大變形規(guī)律分析

付森

（重慶交通大學(xué)，重慶 400074）

以青海省共和至玉樹高速公路姜路嶺隧道凈空位移監(jiān)控量測數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，著重研究了高寒地區(qū)炭質(zhì)頁巖的大變形規(guī)律，并提出隧道圍巖變形的回歸曲線函數(shù)，旨在為高寒地區(qū)軟巖隧道施工提供一定的依據(jù)。

高寒區(qū)；炭質(zhì)頁巖；姜路嶺隧道；回歸函數(shù)

1 引言

隧道監(jiān)控量測的目的之一是判別圍巖的穩(wěn)定性，為施工中合理施做二襯時機(jī)提供參考依據(jù)[1]。這對于軟巖的隧道施工尤為重要。因?yàn)檐泿r具有軟、弱、松、散等低強(qiáng)度特點(diǎn)，在隧道施工過程中表現(xiàn)為圍巖擠出、洞室徑向變形顯著及換拱塌方頻繁等[2]。而姜路嶺隧道在初期支護(hù)完成后，變形大，變形快，持續(xù)時間長，日平均變形速率在10～40mm，并伴有初期支護(hù)開裂、侵限，掌子面圍巖大小坍塌，仰拱底鼓、二襯開裂等工程問題，導(dǎo)致經(jīng)常性的換拱處理和塌方事故，工程風(fēng)險極大、工期長。

2 工程概況

姜路嶺隧道位于青海省興?？h境內(nèi)，采用上、下行分離的獨(dú)立雙洞設(shè)計，單向縱坡坡度 2.45%，左線全長 2925m，起訖里程：ZK329+710～ZK332+635，其中明洞50m，Ⅵ級凍土圍巖465m，Ⅴ級凍土圍巖465m，Ⅴ級圍巖20m，Ⅳ級圍巖 2330m；右線全長 2845m，起訖里程：YK329+680～YK332+525m，其中明洞40m，Ⅵ級凍土圍巖60m，Ⅴ級凍土圍巖385m，Ⅴ級圍巖段40m，Ⅳ級圍巖段2320m。隧址區(qū)屬冰緣侵蝕中高山，地形中間高南北低，東西兩側(cè)為山脈走向峰脊，海拔高程4690m，隧道海拔高程在4280m以上。進(jìn)出口段地層巖性為第四系全新統(tǒng)坡洪積堆積物，下部為含亞粘土的碎石土，進(jìn)口穿越坡洪積堆積物多年凍土區(qū)，隧道洞身穿越二疊系弱風(fēng)化泥粉質(zhì)炭質(zhì)頁巖加少量板巖，灰黑色，屬軟質(zhì)巖，泥粉質(zhì)結(jié)構(gòu)，薄-極薄層結(jié)構(gòu)，泥質(zhì)膠結(jié)強(qiáng)度低，受地質(zhì)結(jié)構(gòu)擠壓嚴(yán)重，巖層扭曲及褶皺很發(fā)育，層間擠壓小斷層較發(fā)育，弱風(fēng)化層下基巖裂隙水發(fā)育一般。

3 位移監(jiān)測

對隧道圍巖位移量測、研究能夠直接判別圍巖的穩(wěn)定性[3]。為了能夠準(zhǔn)確表述姜路嶺隧道圍巖變形規(guī)律，結(jié)合全站儀量測的大量數(shù)據(jù)，對比、篩選、總結(jié)后選用最具代表性的斷面，即里程ZK330+765的量測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，結(jié)果如圖1和圖2。

圖1 位移-時間曲線

圖2 位移增量-時間曲線

從圖1和圖2可以看出，拱頂最大日沉降量21mm，累計值275mm，最大日水平收斂值為31mm，累計值456mm，拱頂累計沉降量明顯小于水平收斂累計值。并且隧道自開挖后，拱頂40日后趨于穩(wěn)定，而水平方向在50天后仍未完全穩(wěn)定，這說明姜路嶺隧道的炭質(zhì)頁巖塑性顯著，變形時間長，初期支護(hù)完成后不易穩(wěn)定。

4 回歸分析[4]

式中u為位移，t為天數(shù)。

將開始量測的第一天6月12日記為0日，即 0t= ；6月13日記為1日， 1t= ；以此類推。

（1）拱頂沉降回歸曲線

將6月12日至8月19日共計68天的拱頂沉降數(shù)據(jù)帶入（1）～（5）式，得到?0.002989

回歸曲線和拱頂下沉實(shí)測曲線如圖3。

圖3 位移-時間曲線

（2）水平收斂回歸曲線

將水平收斂數(shù)據(jù)帶入（1）～（5）式后發(fā)現(xiàn)回歸曲線與實(shí)際監(jiān)測曲線差異很大，取6月26日內(nèi)較為吻合的曲線，再對6月27日到8月29日的數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析，得到回歸曲線函數(shù)：

回歸曲線和水平收斂實(shí)測曲線如圖4。

圖4 位移-時間曲線

5 結(jié)論

對監(jiān)測數(shù)據(jù)分析，表明姜路嶺隧道中的高寒區(qū)炭質(zhì)頁巖塑性變形強(qiáng)烈，持續(xù)時間長，不易穩(wěn)定，具有一定的流變性，并且通過拱頂沉降與水平收斂數(shù)據(jù)的回歸分析，得到了位移隨時間變化的函數(shù)（6）和（7）。

[1] 周玉宏, 趙燕明, 程崇國, 等. 元磨高速公路橋頭隧道施工中的監(jiān)控與分析[J]. 地下空間, 2002, 22(2)：115-119.

[2] 何滿潮, 景海河, 孫曉明. 軟巖工程地質(zhì)力學(xué)研究進(jìn)展[J]. 工程地質(zhì)學(xué), 2000, 8(1)：46-62.

[3] 劉志春, 李文江, 孫明磊, 等. 烏鞘嶺隧道F4斷層區(qū)段監(jiān)控量測綜合分析[J]. 巖石力學(xué)與工程學(xué)報, 2006, 25(7)：1502-1511.

[4] 王成, 丁敏, 李強(qiáng). 鄂西地區(qū)炭質(zhì)頁巖隧道圍巖變形規(guī)律研究[J]. 地下空間與工程學(xué)報, 2007, 3(8)：1442-1444.

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1007-6344（2015）08-0060-01

付森（1990-），男，江蘇人，在讀碩士研究生，從事隧道方向的學(xué)習(xí)研究。