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(西南交通大學地球科學與環(huán)境工程學院，四川成都 610000)

巖堆體[1]是巖質(zhì)山體經(jīng)過物理風化(或化學風化)、構(gòu)造變動等綜合作用形成的巖石碎塊的堆積體，其主要成分為由土、石以及土石的碎屑混合物。構(gòu)成巖堆體材料的力學特性空間變異性比較大，有很強的非均質(zhì)性且?guī)r堆體的結(jié)構(gòu)較松散，孔隙率一般較大，透水性較強。一般來說，巖堆體結(jié)構(gòu)松散且在天然狀態(tài)下多變現(xiàn)出極限平衡的狀態(tài)。因此在施工擾動情況下，巖堆體很容易發(fā)生局部失穩(wěn)甚至引起滑坡。 巖堆體的研究也引起了國內(nèi)外的學者的關注，并取得了一些研究成果。Sridharan.A[2]通過實驗測試出了采石場廢渣、粉塵及天然土混合體的抗剪強度。宋繼宏、胡明鑒、付克儉[3]等人研究了巖堆體在含水量相同、密實度不同的情況下，巖堆體的抗剪強度特性。譚儒蛟、胡瑞林、劉衡秋[4]等人在虎跳峽工程區(qū)設計了原位直剪試驗和野外大面積試驗，最后得到了松散巖堆體的抗剪強度特性并取得了可供參考的c、φ值。而測斜監(jiān)測常常是研究坡體位移變化的有效手段。陳開圣、彭小平[5]以王家山滑坡為依托，總結(jié)了滑坡深部位移的各特征類型，根據(jù)不同的位移特征曲線確定了滑動面的位置及滑動面的變形發(fā)展過程。付敏、鄧清祿、張申[6]等人結(jié)合現(xiàn)場測斜監(jiān)測數(shù)據(jù)和實際觀察的滑坡滑動方向及滑帶深度，肯定了測斜監(jiān)測能夠比較準確地分析出滑坡滑帶深度和滑動方向。王義鋒[7]基于現(xiàn)場測斜數(shù)據(jù)，深入分析了監(jiān)測圖像中出現(xiàn)突變的情況，提出變形曲線與蠕滑變形體形態(tài)的對應關系。由此可見，不管是在理論上還是在實踐中，巖堆體的研究都取得了一些成果。但是由于巖堆體的特性還與其本身的組成成分、含水率、密實度等因素有關且?guī)r堆體組成物質(zhì)粒徑大小差異懸殊，得出的成果具有相對的獨立性，只有通過綜合的試驗方法分析，針對具體問題具體分析，才能準確、合理地判斷巖堆體隧道圍巖的變形特征。

1 麗香線黃山哨隧道概況

黃山哨隧道位于麗江站～拉市海站區(qū)間，進口里程為DK8+310，出口里程為DK12+344，全長4 034m，隧道最大埋深約450m。其中DK8+530～DK8+600段隧道洞身穿越<1-3>下更新統(tǒng)蛇山組(Q1s)碎塊土，埋深為30～50m，圍巖級別為Ⅴ級，采用Ⅴ級B型復合式襯砌。全環(huán)采用I18型工字鋼加強支護，拱部設φ42mm超前小導管，采用臺階法施工。2016年11月9日，隧道洞內(nèi)DK8+540～DK8+590段施工時，發(fā)現(xiàn)初期支護局部開裂，左側(cè)邊墻處最大侵限約20cm，右側(cè)邊墻處最大侵限約為10cm。線路左側(cè)地表巖堆體后緣與灰?guī)r接觸面產(chǎn)生了縱向裂縫，裂縫長度約為80m，裂縫最寬處約為18cm，最小處約為3cm。

2 監(jiān)測方案

為了探究麗香線黃山哨隧道進口段圍巖變形特征，在隧道開挖的方向設置了三個斷面，分別為DK8+560、DK8+580、DK8+600，在研究斷面表面相應位置埋置測斜管，用于監(jiān)測巖堆體深部位移情況。平面布置圖如圖1所示。在斷面典型部位埋設壓力盒(圖2)，監(jiān)測圍巖壓力。具體監(jiān)測設備、時間如表1所示。

表1 監(jiān)測設備及時間

圖1 測斜管平面布置

圖2 圍巖壓力監(jiān)測點

3 圍巖變形特征及滑動面確定

限于文章篇幅，本文采用斷面Ⅱ(DK8+580)的監(jiān)測數(shù)據(jù)來討論圍巖變形特征及隧道圍巖滑動面的位置。

(1)從測斜管的監(jiān)測數(shù)據(jù)(表2)及卡孔偏移量(圖3、圖4)可以看到，2016年11月15日，斷面Ⅱ的3#孔在40m處卡孔，4#孔在45m處卡孔，而在2016年12月1日，3#又在32.5m處卡孔，4#孔在40m處卡孔。從測斜管卡孔的位置來看，3#卡孔的高程分別為2 450.72m和2 443.22，4#孔的高程分別為2 440.55m和2 435.2m，而隧道軌面的高程為2 437.8m，且隧道中心線與測斜管的水平距離只有15m左右，也就是說隧道的空間位置剛好分布在兩根測斜管卡孔位置之間。從觀測時間來看，從2016年10月1日到2016年11月22日，測斜管彎曲變形逐漸增大到最后發(fā)生彎折，而這一段時間發(fā)生過幾次強降雨。從勘測資料中可以看到，測斜孔卡孔的位置接近巖堆體與基巖的分界面。綜合以上分析可以推斷：巖堆體的潛在滑動面極有可能分布在巖層分界面上且不止一條。巖堆體在隧道開挖爆破以及暴雨的影響下，其潛在滑動面有逐漸貫通的趨勢。

圖3 3#孔卡孔偏移量

圖4 3#孔卡孔偏移量

(2)從洞內(nèi)圍巖監(jiān)測的數(shù)據(jù)(表3)及圍巖壓力變化圖(圖5、圖6)可以看到：隧道左側(cè)的監(jiān)測數(shù)據(jù)值明顯大隧道右側(cè)，且左拱45 °、左拱90 °、左邊墻角三個部位表現(xiàn)尤為明顯。分析其原因可能是：從地勘資料中看到斷面Ⅱ洞身的仰拱部分穿過了基巖，而仰拱以上部分都穿過了巖堆體，也就是說斷面Ⅱ的洞身部分穿越了巖層的分界線。由于巖堆體與基巖很多物理力學參數(shù)都不一樣，所以此處很容易形成軟弱的結(jié)構(gòu)面或滑動面。洞身在開挖爆破或者巖堆體位移變化的影響下，很容易在隧道圍巖產(chǎn)生應力集中，進而引起隧道偏壓。所以會出現(xiàn)斷面Ⅱ的這種受力特征。

表2 卡孔處的偏移量觀測值 mm

表3 圍巖壓力觀測值 MPa

圖5 圍巖壓力變化

圖6 圍巖最大壓力分布

(3)從監(jiān)測數(shù)據(jù)變化的時間來看，在2016年10月3日到2016年11月15日期間，麗江持續(xù)強降雨，圍巖壓力的監(jiān)測數(shù)據(jù)變化也較為明顯。因此可以推測，持續(xù)的強降雨對隧道圍巖的受力有直接的影響。分析其原因可能是持續(xù)的強降雨不斷地沖刷巖堆體，雨水順著巖堆體的裂隙進入巖堆體的內(nèi)部，最后增大了巖堆體的下滑力。當巖堆體下滑力大于巖土體自身的抗滑力時，巖堆體就會沿著滑面向下滑動。巖堆體產(chǎn)生位移后，就會對隧道產(chǎn)生一個擠壓作用，此時隧道洞身的圍巖就會表現(xiàn)出受力較大的現(xiàn)象。

(4)結(jié)合測斜管卡孔的空間位置、巖堆體后緣裂縫的位置、洞內(nèi)圍巖壓力受力特征以及該斷面的地勘資料，將巖堆體后緣裂縫與測斜管卡孔的位置以及隧道洞身受力比較明顯的部位連接起來，大致確定研究斷面巖堆體的滑動面(圖7)。從圖中可以看到：圍巖可能存在兩條潛在滑動面， 其中一條分布在巖層分界面上，另一條在分界面以上7m處。

圖7 研究斷面巖堆體的地質(zhì)結(jié)構(gòu)模型

4 結(jié)論

(1)通過在隧道洞內(nèi)埋設圍巖壓力監(jiān)測件，能夠有效地監(jiān)測到圍巖的應力應變的變化特征。

(2)通過在隧道上覆圍巖地表布設測斜監(jiān)測孔，能夠監(jiān)測到圍巖深部位移變化，確定圍巖的滑動面位置。

(3)綜合采用圍巖壓力監(jiān)測和圍巖深部測斜監(jiān)測手段，能夠有效監(jiān)測隧道洞身的圍巖變形和隧道上覆圍巖的變形特征。