引大濟湟隧洞洞臉邊坡穩(wěn)定性分析

牟 奎

（甘肅省水利水電工程局有限責任公司，甘肅蘭州730030）

湟水河發(fā)源地位于青海省境內(nèi)，由于湟水河資源相對有限，但其干流地區(qū)卻是青海省人口最為密集區(qū)域，所以單純依靠這一水源很難支撐地區(qū)今后用水需求，會對地區(qū)持續(xù)性發(fā)展產(chǎn)生直接干擾。鑒于此，國家開始通過調(diào)配大通河水資源的方式，為湟水河干流地區(qū)提供水資源支持，至此引大濟湟工程規(guī)劃建設方案開始制定并實施。作為工程施工重點，隧洞施工一直是引大濟湟工程建設關注重點內(nèi)容之一，為做好該部分施工，對洞臉邊坡穩(wěn)定性進行研究顯得極為必要。

1 工程概況

本次工程施工由甘肅省水利水電工程局有限責任公司負責，工程共分為3期，其中一期工程主要以北干一期、黑泉水庫工程為主；二期工程為北干二期、石頭峽水利樞紐以及調(diào)水總干渠工程；三期工程主要以西干渠工程為主。在本次工程中北干渠扶貧灌溉二期工程屬于湟水北干渠續(xù)建配套項目，主要負責地區(qū)農(nóng)業(yè)灌溉以及城鎮(zhèn)生活用水，且承擔著生態(tài)用水任務，以改善地區(qū)生態(tài)環(huán)境、提高民眾經(jīng)濟收益為目標。工程總體控制面積為2.66萬hm2，主要包括0.21萬hm2林地灌溉以及2.45萬hm2農(nóng)田灌溉。在項目區(qū)中，包含18條支渠、2條分干渠以及7條干斗等工程，北干總干渠末端是三分干渠主要引水來源，總長度為41.8 km。在此項目中包含20座渡槽、1座倒虹吸以及20座隧洞等內(nèi)容。由于隧洞洞臉邊坡穩(wěn)定性會對隧洞施工質(zhì)量產(chǎn)生直接影響，所以做好邊坡穩(wěn)定性分析，及時采取相應預防處理措施顯得極為必要。

2 隧洞洞臉邊坡穩(wěn)定性分析

2.1 邊坡穩(wěn)定性評價

在進行邊坡穩(wěn)定性評價時，需要做好邊坡地質(zhì)條件分析。本次工程施工隧洞進口所在地形較為陡峭，且存在著覆蓋層厚度較薄的狀況，巖石處于裂隙較發(fā)育狀態(tài)。在洞臉邊坡位置存在一定量不穩(wěn)定、松動塊狀巖石，整體處于較為穩(wěn)定的狀態(tài)，但裂隙切割、差異風化以及卸荷等均可能會造成巖石出現(xiàn)不穩(wěn)問題。同時，通過勘察發(fā)現(xiàn)，洞臉區(qū)域巖石夾層軟化系數(shù)在0.75以下，是易軟化巖石范疇，且含泥量較高巖體存在著風化速度較快的問題。而石英砂巖軟化系數(shù)為0.8，屬于硬質(zhì)巖石。因為巖性并不相同，所以巖體抗風化程度以及風化速度也存在一定差異，差異風化現(xiàn)象較為明顯[1]。在凍融以及水分浸潤等因素影響下，夾層以及軟巖風化速度出現(xiàn)明顯加快趨勢，強風化夾層得以形成，上部硬巖在此作用下出現(xiàn)倒懸狀況，很容易會產(chǎn)生崩塌、傾倒等破壞現(xiàn)象。此外，因為洞臉邊坡較為陡峭且裂隙處于發(fā)育狀態(tài)，所以巖體存在著卸荷松動區(qū)域，特別是在小角度斜交長大裂隙區(qū)域，存在著裂隙松動較為明顯的狀況。由于當?shù)囟颈鶅鰰r間相對較長，巖體很容易受到冰劈、凍融等作用影響，所以邊坡表面會出現(xiàn)巖塊松動狀況，裂隙張開現(xiàn)象也較為常見，需要做好處理，以防對隧洞施工安全造成威脅。

2.2 邊坡巖體穩(wěn)定性分析

2.2.1 總體穩(wěn)定性評價 通過測量得出，進洞位置山崖高58 m，整體呈現(xiàn)出下陡上緩趨勢。地層是二疊系中厚—厚層狀紫紅色巖石，帶有泥質(zhì)粉砂巖以及薄層狀粉砂巖，裂隙面相對較為陡峭，邊坡結(jié)構(gòu)為橫向坡形式，并不存在外傾連續(xù)不利結(jié)構(gòu)面，雖然邊坡表面存在少量穩(wěn)定性較差塊體巖石，但邊坡整體處于較為穩(wěn)定的狀態(tài)，斷層對于洞臉邊坡穩(wěn)定性影響相對較小[2]。

2.2.2 邊坡塊體失穩(wěn)模式 按照洞臉邊坡裂隙發(fā)育特征、組合以及結(jié)構(gòu)等，此次洞臉邊坡塊體失穩(wěn)模式主要包括以下2種：一是傾倒崩塌類。通過對洞臉邊坡巖體結(jié)構(gòu)的分析發(fā)現(xiàn)，巖體為中厚—厚層狀結(jié)構(gòu)，單層厚度在30～300 cm范圍內(nèi)，夾層處于發(fā)育狀態(tài)，存在薄層軟巖以及中厚層硬巖間結(jié)構(gòu)。正如上文分析所述，因為各巖層強度以及抗風化能力等存在一定差異，所以軟巖很容易會出現(xiàn)風化剝落的狀況，上部硬巖會出現(xiàn)倒懸問題，會在重力作用下形成傾倒塊體。同時和邊坡處于小角度斜交狀態(tài)的陡傾節(jié)理切割，也會對節(jié)理外側(cè)巖體形成直接威脅，會出現(xiàn)大規(guī)模卸荷松動問題，使進口位置產(chǎn)生大卸荷裂隙，影響洞臉以及隧洞施工安全。二是交線滑塌類或沿裂隙面滑塌類。在進口位置地層，主要有2組發(fā)育裂隙。技術人員運用赤平投影技術展開分析后，得到裂隙面交線產(chǎn)狀個性數(shù)據(jù)[3]。通過對數(shù)據(jù)的分析可以發(fā)現(xiàn)，裂隙存在對塊體穩(wěn)體性產(chǎn)生干擾的狀況，且不穩(wěn)定塊體大小能夠達到10 m3左右。

2.3 出口洞臉選擇

2.3.1 人工邊坡穩(wěn)定性分析 在對隧洞出口自然斜坡實施施工處理后，形成人工邊坡。邊坡坡腳位置存在臨空面，所形成人工邊坡坡高數(shù)值最大為60 m。在人工施工作用下，邊坡天然狀態(tài)出現(xiàn)改變，穩(wěn)定狀態(tài)也隨之發(fā)生相應變化。在進行人工邊坡穩(wěn)定性分析過程中，需要對清除覆蓋層后風化基巖成洞以及直接從土層中成洞2部分內(nèi)容進行分析，并要按照勘察資料，對2種情況下的滑體自身擠壓力以及兩側(cè)摩擦阻力進行計算，以便確定不同狀態(tài)下的邊坡失穩(wěn)狀況，從而為后續(xù)失穩(wěn)預防、處理方案制定提供可靠支持與參考[4]。

雖然在邊坡坡腳開挖范圍處于較小狀態(tài)時，總體失穩(wěn)發(fā)生可能性相對較小，但在進行人工邊坡施工過程中，很容易受融水以及降雨等因素影響，致使邊坡穩(wěn)定性出現(xiàn)嚴重下降狀況，加劇土層坍滑以及崩塌等狀況發(fā)生概率，引發(fā)重大安全事故。鑒于此，在進行洞臉位置選擇過程中，需要做好施工方式對比與分析，對人工邊坡實施支護保護措施，并重點加強對基巖邊坡順層塌滑塊體和坡腳臨空位置的保護。同時，從綜合層面著手，對清除覆蓋層施工進行防護，做好洞臉錨噴支護保護，以防出現(xiàn)坍塌等狀況。

2.3.2 人工邊坡坡角選擇 邊坡坡角選擇過程中，需要做好出口區(qū)域巖體土體自然斜坡穩(wěn)定坡角以及坡高勘察，通過對穩(wěn)態(tài)坡角數(shù)據(jù)的全面分析，科學進行后續(xù)人工邊坡設計方案編制。按照本次工程施工情況，并不需要在出口段位置實施簡單支護或其他形式支護處理，但需要對土層邊坡坡面進行植草或格構(gòu)等保護，同時要保證人工邊坡坡角能夠始終保持比巖層傾角略小或相同角度數(shù)值。

3 結(jié)束語

綜上所述，工程施工單位需要進一步加強對邊坡穩(wěn)定性的分析，在做好穩(wěn)定性評價以及巖體穩(wěn)定性分析的基礎上，科學篩選出口洞臉，保證邊坡坡角以及洞臉位置等選擇適宜程度，確保洞臉穩(wěn)定性能夠達到相應工程施工標準要求，進而達到最佳隧洞部分施工效果。