姜路岭隧道围岩大变形规律分析

付森

（重庆交通大学，重庆 400074）

姜路岭隧道围岩大变形规律分析

付森

（重庆交通大学，重庆 400074）

以青海省共和至玉树高速公路姜路岭隧道净空位移监控量测数据为基础，着重研究了高寒地区炭质页岩的大变形规律，并提出隧道围岩变形的回归曲线函数，旨在为高寒地区软岩隧道施工提供一定的依据。

高寒区；炭质页岩；姜路岭隧道；回归函数

1 引言

隧道监控量测的目的之一是判别围岩的稳定性，为施工中合理施做二衬时机提供参考依据[1]。这对于软岩的隧道施工尤为重要。因为软岩具有软、弱、松、散等低强度特点，在隧道施工过程中表现为围岩挤出、洞室径向变形显著及换拱塌方频繁等[2]。而姜路岭隧道在初期支护完成后，变形大，变形快，持续时间长，日平均变形速率在10～40mm，并伴有初期支护开裂、侵限，掌子面围岩大小坍塌，仰拱底鼓、二衬开裂等工程问题，导致经常性的换拱处理和塌方事故，工程风险极大、工期长。

2 工程概况

姜路岭隧道位于青海省兴海县境内，采用上、下行分离的独立双洞设计，单向纵坡坡度 2.45%，左线全长 2925m，起讫里程：ZK329+710～ZK332+635，其中明洞50m，Ⅵ级冻土围岩465m，Ⅴ级冻土围岩465m，Ⅴ级围岩20m，Ⅳ级围岩 2330m；右线全长 2845m，起讫里程：YK329+680～YK332+525m，其中明洞40m，Ⅵ级冻土围岩60m，Ⅴ级冻土围岩385m，Ⅴ级围岩段40m，Ⅳ级围岩段2320m。隧址区属冰缘侵蚀中高山，地形中间高南北低，东西两侧为山脉走向峰脊，海拔高程4690m，隧道海拔高程在4280m以上。进出口段地层岩性为第四系全新统坡洪积堆积物，下部为含亚粘土的碎石土，进口穿越坡洪积堆积物多年冻土区，隧道洞身穿越二叠系弱风化泥粉质炭质页岩加少量板岩，灰黑色，属软质岩，泥粉质结构，薄-极薄层结构，泥质胶结强度低，受地质结构挤压严重，岩层扭曲及褶皱很发育，层间挤压小断层较发育，弱风化层下基岩裂隙水发育一般。

3 位移监测

对隧道围岩位移量测、研究能够直接判别围岩的稳定性[3]。为了能够准确表述姜路岭隧道围岩变形规律，结合全站仪量测的大量数据，对比、筛选、总结后选用最具代表性的断面，即里程ZK330+765的量测数据进行分析，结果如图1和图2。

图1 位移-时间曲线

图2 位移增量-时间曲线

从图1和图2可以看出，拱顶最大日沉降量21mm，累计值275mm，最大日水平收敛值为31mm，累计值456mm，拱顶累计沉降量明显小于水平收敛累计值。并且隧道自开挖后，拱顶40日后趋于稳定，而水平方向在50天后仍未完全稳定，这说明姜路岭隧道的炭质页岩塑性显著，变形时间长，初期支护完成后不易稳定。

4 回归分析[4]

式中u为位移，t为天数。

将开始量测的第一天6月12日记为0日，即 0t= ；6月13日记为1日， 1t= ；以此类推。

（1）拱顶沉降回归曲线

将6月12日至8月19日共计68天的拱顶沉降数据带入（1）～（5）式，得到ˆ0.002989

回归曲线和拱顶下沉实测曲线如图3。

图3 位移-时间曲线

（2）水平收敛回归曲线

将水平收敛数据带入（1）～（5）式后发现回归曲线与实际监测曲线差异很大，取6月26日内较为吻合的曲线，再对6月27日到8月29日的数据进行回归分析，得到回归曲线函数：

回归曲线和水平收敛实测曲线如图4。

图4 位移-时间曲线

5 结论

对监测数据分析，表明姜路岭隧道中的高寒区炭质页岩塑性变形强烈，持续时间长，不易稳定，具有一定的流变性，并且通过拱顶沉降与水平收敛数据的回归分析，得到了位移随时间变化的函数（6）和（7）。

[1] 周玉宏, 赵燕明, 程崇国, 等. 元磨高速公路桥头隧道施工中的监控与分析[J]. 地下空间, 2002, 22(2)：115-119.

[2] 何满潮, 景海河, 孙晓明. 软岩工程地质力学研究进展[J]. 工程地质学, 2000, 8(1)：46-62.

[3] 刘志春, 李文江, 孙明磊, 等. 乌鞘岭隧道F4断层区段监控量测综合分析[J]. 岩石力学与工程学报, 2006, 25(7)：1502-1511.

[4] 王成, 丁敏, 李强. 鄂西地区炭质页岩隧道围岩变形规律研究[J]. 地下空间与工程学报, 2007, 3(8)：1442-1444.

G322

B

1007-6344（2015）08-0060-01

付森（1990-），男，江苏人，在读硕士研究生，从事隧道方向的学习研究。