中图分类号： C35 文献标识码： A
　　
　　Evaluation on the Stability of Front Slope at the Tunnel Entrance Based On MIDAS/GTS
　　Zhang Wei1 ,Cheng Xiaohui2
　　(1.Survey Department, Yunnan Electric Power Design Institute, Kunming 650051,China;2.Southwest Nonferrous Kunming Surveying and Designing Institute Co.Ltd.; Kunming 650051; China）
　　Abstract: By combining with engineering example which called Xiao Niutang tunnel front slope of Yonglan Highway, the aetual situation on tunnel site was deseribed indetail，such asgeologicalconditions，tunnel entrance enter way , entrance proeessing program.Meanwhile,the actual disease and cause analysis were elaborated.Then based on Strength Reduction, this front slope’s stability is imitated respectively by using FEM software named MIDAS/GTS under three operating conditions like state of nature, excavation without regard to rainfall and excavation to consider rainfall,obtained slope stability safety factor under different operating conditions. The result is closer to the actual situation and having the certain project using significance for reference.
　　Key words: MIDAS/GTStunnel entrence, stability of front slope,FEM simulation
　　1、引言
　　随着我国高速公路事业的飞速发展，隧道工程的建设和应用越来越广泛。近些年来，大量的公路隧道不断兴建。每条隧道的开工建设，首先要遇到和解决的就是洞口仰坡的稳定性和处治问题。隧道洞口一般地质、地形条件较差，是经常引起坍塌、开裂破坏的地段之一，故洞口段仰坡的稳定性是隧道设计和施工时必须认真对待的事宜[1]。
　　2、工程概述
　　2.1工程概况
　　小牛塘隧道是二广高速公路(内蒙古二连浩特到广州）永州—蓝山段（永蓝高速公路）第三合同段拟建五座隧道其中之一。该隧道区属低山地貌，地形起伏较大，隧道范围内中线高程504.0～578.0m，最大高差约74.0m。山体自然坡度25～45°，植被较发育，山坡处于基本稳定状态，进口处于山前斜坡地带。隧道区出露的岩层主要有泥盆系上统佘田桥组泥灰岩、灰岩，岩层产状为25°∠35°，整体呈单斜构造。发育的两组主要节理裂隙产状分别为320°∠60°、125°∠50°，大多呈微张～闭合状，隙宽1～3mm，上宽下窄，多被方解石脉充填，往下延展性较差。地质断面图如图1所示。
　　
　　
　　图1 小牛塘隧道右线（地质）纵断面设计图
　　2.2隧道进洞方式及洞口处理方案
　　2.2.1进洞方式
　　为了顺利进洞，拟采用大管棚作为超前支护措施。超前大管棚采用φ108*6热轧无缝钢管，拱部120度范围内布置，管棚加固段长度为3Om；管棚钢管施作完成后在其内部安设由3根φ22钢筋制成钢筋笼，然后用10号水泥砂浆充填。在洞口紧贴进洞掌子面设置套拱，套拱内设置型钢钢架和φ140导向管。
　　2.2.2洞口处理方案
　　隧道洞口位置主要遵循“早进晚出”的原则进行确定，通过适当增加隧道长度和设置明洞以降低洞口仰坡的高度，减小洞口仰坡防护工程量，避免形成长期安全隐患。隧道洞门形式采用削竹式洞门结构，洞门段采用1:0.5坡率削坡。洞口仰坡均采用1:1坡率进行开挖、防护。洞口一级仰坡高度为10m，其余各级仰坡高度为5m，坡顶设置2m平台；隧道洞门段及洞口临时仰坡均采用喷锚防护；其中洞门段临时仰坡采用1:0.5坡率，坡高与永久边坡一致；洞外临时仰坡坡高和坡率均与永久边坡一致。
　　为防止过多的地表水汇集至洞门顶部，在洞口仰坡坡顶外5m设置洞外截水沟，将其以外的水流截排至天然水沟或路面边沟内。隧道永州端路线沿出洞方向为下坡，隧道内路面边沟内水直接排放至路基边沟[2]。
　　2.3 现场病害及原因分析
　　小牛塘隧道右线洞口仰坡于按设计临时支护完成后，当开始开挖管棚套拱部分土方时，发现有多股水呈线性流出，出现小型塌方，当晚大雨，于次日凌晨整个仰坡及部分边坡整体下滑,仰坡失稳,临时支护全部破坏。经现场查看，除在截水沟处有横向开裂（最大宽度达20cm）外，在截水沟以外地表还出现多道裂缝，最远裂缝发展至K137+291位置，缝宽12cm。在隧道中线位置截水沟向大里程方向呈长15m、宽10cm的裂缝。如图2和图3所示。
　　
　　
　　
　　 图2 小牛塘右线洞口仰坡滑塌全貌图3 截水沟以外的张拉裂缝
　　3、有限元稳定性分析
　　3.1、参数的选取及模型的建立
　　本次计算所采用的岩（土）物理力学参数如表1所示。
　　表1 计算采取的物理力学参数表
　　
　　
　　
　　在对自然状态下隧道进洞口仰坡的稳定性进行分析时，其地层岩性变化及与隧道位置的相互关系如图4所示。计算所使用的坐标系垂直方向为Z轴，水平方向为X轴。模型边界上部取至坡体顶部，左右侧分别取离隧道洞口40m和50m左右，考虑到底部受影响较小，取隧道底部向下10m的深度。计算范围为：针对整个地质剖面，水平距离为95m，垂直距离为40m[3]。
　　
　　
　　
　　图4隧道洞口仰坡地质模型
　　按二维平面应变问题考虑，考虑三种工况：工况1（天然状态）、工况2(开挖无降雨)及工况3（开挖+降雨）建立有限元计算模型并进行网格划分后的模型如图5和6所示（取X向为水平向坐标，Z向为竖直向坐标），其中上层（蓝色网格部分）为5～6m厚强风化泥灰岩；下层为厚度较大的弱风化泥灰岩（黄色网格分）[4]。 
       图5 自然状态下有限元计算模型及网格划分图6开挖状态下有限元计算模型及网格划分
　　3.2、计算结果及分析
　　模型计算结果由总位移等值线图以及最大剪应变图表示。
　　3.2.1 工况1计算结果
　　从图7和图8中可以看出，模型中最大位移及剪应变分布于强风化和弱风化泥灰岩的分界面位置上，因此在折减过程中会首先发生塑性破坏，在隧道的建设过程中开挖部分对隧道洞顶上部的仰坡稳定性影响较大，经过强度折减得到自然状态下的稳定性系数为1.76。可见，该仰坡在天然状态下处于稳定状态[5]。 (责任编辑：南粤论文中心)转贴于南粤论文中心: http://www.nylw.net(代写代发论文_广州毕业论文代笔_广州职称论文代发_广州论文网）