第10卷第4期2014年8月地下空间与工程学报
ChineseJournalofUndergroundSpaceandEngineeringVol．10Aug．2014
山岭隧道洞口段围岩变形特征分析
1
侯俊敏，董
*
辉
2
(1．江西省交通科学研究院，南昌330077;2．湘潭大学土木工程与力学学院，湖南湘潭411105)要:为了研究山岭隧道洞口段围岩变形特征，以贵州省晴隆-兴义高速公路登攀隧道
为工程依托，对洞口段围岩变形展开研究，通过对现场围岩变形进行监测和数据处理，分析了
摘
山岭隧道洞口段围岩变形的时间与空间效应，进而对山岭隧道洞口段围岩变形时间特征和空间特征展开研究。研究结果表明:隧道开挖引起围岩变形具有明显的时间效应和空间效应，监测断面围岩变形在开挖后历经8d和27m～30m后稳定;山岭隧道洞口段围岩变形具有明显的空间特征，周边收敛值在时间轴上规律性较差，但累计变形量较小，对隧道围岩稳定性影响有限;洞口段拱顶沉降与地表沉降时间历程曲线有明显的规律，但累计变形量、分布特征与围岩本身属性紧密相关，地域差异性较大。
关键词:山岭隧道;洞口;围岩;变形特征
+
中图分类号:U456．31
文献标识码:A0836(2014)04-0818-05文章编号:1673-
CharacteristicsAnalysisaboutSurroundingＲockDeformationofEntrance
SectioninMountainTunnel
HouJunmin
1，2
，DongHui1
(1．JiangxiTransportationＲesearchInstitute，Nanchang330077，China;2．CivilEngineering
XiangtanUniversity，Xiangtan，Hunan411105，China)andMechanicsCollege，
Abstract:Inordertoresearchthecharacteristicsofsurroundingrockdeformationatentrancesectioninmoun-taintunnel，basedonDengpantunnelofQinglong-XingyiexpresswayinGuizhouprovince，thedeformationofsur-roundingrockatentranceofthetunnelisstudied．Thetimeandspaceeffectofthedeformationwereanalyzedthroughprocessingmonitoringdata．Forthemonitoringsectionbehindtheexcavationsectionatadistanceof27～30m，thedeformationofsurroundingrockbecomesstableaftereightdays．Thesurroundingrockdeformationatentranceofmountaintunnelhasobviousspacecharacteristic．Theconvergenceontimeaxishaslackofregularity，buttheaccu-mulateddeformationvalueissmall，itsharmtotunnelislimited．Thesurfacesettlement-timecurveandvaultsettle-ment-timecurvehasobviousregularity，thedistributioncharacteristicsarecloselyrelatedtoattributesofthesurround-ingrockandquitedifferentindifferentsections．
Keywords:mountaintunnel;entrancesection;surroundingrock;deformationcharacteristics
*
03-16(修改稿)收稿日期:2014-)，作者简介:侯俊敏(1987-男，湖南衡东人，硕士生，主要从事岩土工程、地下工程等领域的科研工作。
E-mail:h460727715@163．com
)，通讯作者:董辉(1976-男，湖南常德人，副教授，硕士生导师，研究方向为智能岩土信息技术、防灾减灾工程，
E-mail:aneurin．h．d@gmail．com基金项目:国家自然科学基金资助项目(No．51108397)
2014年第4期侯俊敏，等:山岭隧道洞口段围岩变形特征分析
819
1工程背景
登攀隧道位于贵州省黔西南州晴隆至兴义高
速公路T1合同段内，隧道断面采用单洞双车道形式。隧道所处地貌为侵蚀、剥蚀山区，区内山高坡陡，沟壑纵横，隧道进出口均位于坡体上，进出口段冲沟发育，土质松散。隧道区位于朵冲背斜的北西翼，隧道轴线与朵冲背斜走向斜交。朵冲背斜走向北东，长约30km。隧址区发育一断层，受断层影响，进口段岩体节理裂缝发育，岩体破碎。隧道区出露地层有:覆盖层为第四系残坡积粉质粘土、碎石土(Qel+dl)，下伏二叠系上统龙潭组(P21)泥质粉砂岩、粉砂岩、泥岩及煤层、二叠系上统峨眉山玄武岩(P2β)和二叠系下统栖霞组、茅口组(P1q+m)灰岩，见图1。为了分析围岩变形特征，结合相关规
［1～11］
范与文献对洞口段围岩变形展开研究。
图2典型断面拱顶沉降时程曲线图Typicalcrosssectionofarchcrownsettlement-timecurve
Fig．2
图1
Fig．1
隧道纵剖面图
Profilesketchmapofthetunnel
2
2．1
变形特征分析
时间效应分析
从图2～图4可知，登攀隧道洞口段围岩变形(1)快速变形阶段:断面开挖后8d左右的时
均可分为三个阶段。
间内，围岩形变快速增长，变形量高达总变形量的60%以上，变形速率较高且不稳定，在沉降速率-时程曲线图上表现为上下震荡，这是由于围岩动态过程中岩体并不稳定所致。
(2)变形趋缓阶段:该阶段的围岩变形趋势放缓，变形速率时程曲线震荡范围减小，围岩应力重分布基本完成。
(3)稳定阶段:围岩变形基本稳定，变形速率趋于零。
图3Fig．3
典型断面周边收敛时程曲线图Typicalcrosssectionofperimeterconvergencecurve
2．2
空间效应分析
图5是典型断面围岩变形实测值与掌子面距
离关系图，随着掌子面与监测断面距离的增大，掌
“虚拟支撑”子面的效应越来越弱，围岩变形持续发展且累计变形曲线渐趋平缓，掌子面通过监测断面30m后围岩变形即告稳定。当然，岩土体的蠕
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地下空间与工程学报第10卷
2．3时间特征分析
为了进一步总结和归纳围岩变形的时间特征，
对晴隆-兴义高速公路不同隧道洞口段围岩变形数据进行统计和分析，图6～图7中观测天数均取自测点埋设至其后27d的范围。
图6
Fig．6
不同断面周边收敛时间特征图
Theconvergence-timecuveofdifferentsection
(1)周边收敛
图4
Fig．4
典型断面地表沉降时程曲线图
山岭隧道洞口段周边收敛受施工扰动、岩性、支护等因素的影响很明显，在图中表现为不同洞别的收敛值、收敛形式、收敛规律都不一样。洞口段都处于浅埋段，水平地应力较低，隧道周边收敛值均较小，最终变形量多在－5mm～5mm的范围内，变形均在20d左右的波动后处于稳定状态，对隧道围岩稳定性的影响不大。
(2)拱顶沉降:通常拱架整体上升或下沉，拱顶各个测点变形值和变形规律相差无几，将拱顶测点变形值取平均值作为拱顶变形值。
Typicalsectionsurfacesubsidencecurvediagram
变对围岩变形也有所贡献。
图7Fig．7
不同断面拱顶沉降时间特征图
Thesettlement-timecurveofdifferentsection
不同洞别洞口段拱顶沉降值均为负值，在空间中表现为拱架下沉，拱顶沉降变形值很大程度上取决于围岩本身属性，所以不同洞别的变形值差异较大，但变形规律一致，并且变形历时20d左右基本
图5
典型断面围岩变形量与掌子面距离关系图
Surroundingrockdeformationoftypical
稳定。
Fig．5
sectionvs．thetunnelfacedistancediagram
2014年第4期侯俊敏，等:山岭隧道洞口段围岩变形特征分析
821
(3)地表沉降:山岭隧道洞口段地表沉降时程曲线均可大致分为快速变形、缓慢变形和稳定三个
阶段见图8，累计沉降值受岩性、仰坡坡率、施工工法等因素控制，变形值在时间曲线上会有微小的波动，同一断面内不同测点的沉降量分布规律不同，这主要是受到了地形和岩性分布不均的影响。
图8
Fig．8
洞口段地表沉降时程曲线图
Thesubsidence-timecurveofdifferentsection
2．4空间特征分析
山岭隧道洞口段围岩累计变形值在隧道走向
上表现出独有的特征，以登攀隧道工程晴隆端为例，接近洞口的三个断面周边收敛值为正值，测线扩张，其余断面周边收敛值为负值，拱顶沉降量大体上呈现自洞口向洞身减小的趋势。对比周边收敛与拱顶沉降纵向分布图9可发现，围岩变形最大
图9Fig．9
围岩变形空间特征曲线rockdeformationcurve
Spacecharacteristicofsurrounding
822
地下空间与工程学报第10卷
值出现在距洞口10m～15m处，这是由于随着埋深的增大，距洞口10m～15m断面是围岩能否自然成拱的分界点。
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3结论
(1)隧道开挖引起围岩变形具有明显的时间效应和空间效应，监测断面围岩变形在开挖后历经8d和27m～30m后稳定。
(2)山岭隧道洞口段围岩变形具有明显的空间特征，断面累计变形量自洞口向洞身出现一极大值后趋于某一稳定值。
(3)洞口段周边收敛值在时间轴上规律性较差，但累计变形量较小，对隧道围岩稳定性影响有限。
(4)洞口段拱顶沉降与地表沉降时间历程曲线有明显的规律，但累计变形量、分布特征与围岩本身属性紧密相关，空间差异性较大。
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