小相嶺鐵路隧道水平緩傾砂泥巖地層變形分析與對(duì)策

李興璦

(中鐵隧道集團(tuán)一處有限公司，重慶 401121)

成昆鐵路擴(kuò)能工程小相嶺隧道位于四川省南部地區(qū)越西、喜德兩縣境內(nèi)，正洞全長(zhǎng)21.775 km，貫通平導(dǎo)21.58 km，兩者線間距30 m，凈距22 m，平導(dǎo)底板高程較正線內(nèi)軌頂面低3 m，隧道最大埋深 1 350 m。正洞采用曲墻+仰拱(矢跨比1/12)形式；平導(dǎo)普遍采用直墻+底板(厚20 cm)形式，斷面尺寸為5.6 m×6.0 m。

小相嶺隧道主要穿越水平緩傾砂泥巖地層，總長(zhǎng)達(dá)9.773 km，占全隧長(zhǎng)的44.9%，埋深為45 m～1 300 m。該段地層為三疊系上統(tǒng)白果灣組(T3b)，主要為砂巖、泥巖、粉砂巖夾炭質(zhì)頁(yè)巖及煤。隧道圍巖總體呈水平緩傾中厚硬巖夾薄層軟巖構(gòu)造，巖體呈灰色-黑色，中厚層狀細(xì)、中粒巖屑，石英砂巖、粉砂巖、深灰色炭質(zhì)水云母黏土巖、頁(yè)巖，底部夾2層各厚0.25 m～0.45 m的煤層，含大量植物化石碎片，弱風(fēng)化帶，屬Ⅳ級(jí)軟巖緩傾巖層，傾角13°[1-6]。

1 T3b砂泥巖緩傾地層段結(jié)構(gòu)變形破壞特征

1.1 結(jié)構(gòu)破壞特點(diǎn)

隧道平導(dǎo)與正洞均進(jìn)入水平緩傾T3b砂泥巖地層后，實(shí)際揭示圍巖為中厚層狀砂巖、粉砂巖夾薄層頁(yè)巖及泥巖，節(jié)理多為微張型，間距約0.2 m～1 m。地下水總體不發(fā)育，呈滲水、滴水狀。施工過(guò)程中，在PDK346+190～PDK347+344(埋深150 m～260 m)、DK346+385～DK346+530(埋深285 m～320 m)段陸續(xù)間斷出現(xiàn)了平導(dǎo)底板隆起開(kāi)裂、平導(dǎo)與正洞初期支護(hù)噴射混凝土剝落、局部鋼架扭曲變形等破壞現(xiàn)象，嚴(yán)重威脅隧道結(jié)構(gòu)安全[7]。

1)底板隆起開(kāi)裂

隧道平導(dǎo)超前正洞約400 m，底板破壞段最大裂縫寬度8 cm，最大隆起高度29 cm，日最大隆起速率為6.6 mm，最大錯(cuò)臺(tái)高度21 mm，裂縫縱向延伸長(zhǎng)度585 m，洞內(nèi)側(cè)溝受到擠壓出現(xiàn)開(kāi)裂與抬高，并與噴射混凝土剝離，如圖1、圖2所示，其結(jié)構(gòu)尺寸由35 cm減小至13 cm。底板結(jié)構(gòu)破壞隨著正洞的掘進(jìn)，隆起高度不斷增加，裂縫寬度不斷增大，并向掘進(jìn)面延伸，裂縫前沿始終距離正洞仰拱開(kāi)挖約80 m。

圖1 平導(dǎo)底板開(kāi)裂裂縫

圖2 平導(dǎo)側(cè)溝擠壓破壞

2)初期支護(hù)噴射混凝土剝落

初期支護(hù)噴射混凝土剝落發(fā)生于平導(dǎo)和正洞，如圖3所示。剝落位置集中位于隧道拱部，位于線路方向的左側(cè)，分別距平導(dǎo)和正洞中線偏位1.5 m、3 m，該位置基本處于水平緩傾巖層與隧道輪廓線的切點(diǎn)處，即破壞線垂直于巖層結(jié)構(gòu)面，平導(dǎo)與正洞的具體情況如下：

(a)平導(dǎo)

(1)平導(dǎo)剝落段影響總長(zhǎng)1 154 m，掉塊達(dá)34處，PDK346+216～PDK346+344段128 m范圍內(nèi)達(dá)30處，剝落裂縫基本連續(xù)，并包括8處補(bǔ)噴后再次出現(xiàn)2次掉塊，剝落處縱向最長(zhǎng)9.5 m,環(huán)向最大1.5 m，掉塊最大面積10.4 m2，厚度約5 cm。

(2)正洞剝落段總長(zhǎng)145 m，掉塊達(dá)9段，剝落裂縫基本連續(xù)，剝落處縱向最長(zhǎng)1.2 m,環(huán)向最大1.6 m，掉塊最大面積1.9 m2，厚度約6 cm。

3)局部鋼架扭曲變形

鋼架扭曲變形在平導(dǎo)和正洞局部位置均有發(fā)生，破壞表現(xiàn)為鋼架呈波浪狀扭曲，其中平導(dǎo)在PDK346+295～PDK346+363段有5處鋼架扭曲變形，正洞在DK346+385～DK346+410段有2處扭曲變形，發(fā)生的部位均位于拱腰部位，如圖4所示。

(a)平導(dǎo)

1.2 T3b砂泥巖緩傾地層收斂變形特征

1)洞內(nèi)收斂變形

平導(dǎo)初支開(kāi)裂集中分布在左側(cè)拱腰部位，破壞形式主要為噴射混凝土的剝落、掉塊；平導(dǎo)底板隆起最大約29 cm，裂縫縱向延伸較長(zhǎng)，裂縫寬度最大約8 cm，縱向裂縫分布在底板靠正洞側(cè)；正洞開(kāi)裂部位主要集中在拱頂左側(cè)1.5 m～3 m范圍，破壞形式主要為噴射混凝土的剝落、掉塊。

現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)，平導(dǎo)超前正洞約400 m，平導(dǎo)位于正洞左側(cè)，線間距(平導(dǎo)中線到隧道左線中線的距離)為30 m，凈巖柱約22 m。依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)觀察正洞后續(xù)開(kāi)挖時(shí)，對(duì)應(yīng)平導(dǎo)路段的噴射混凝土剝落、掉落加劇，且平導(dǎo)靠正洞側(cè)噴射混凝土也出現(xiàn)剝落、掉塊。平導(dǎo)與正洞關(guān)系如圖5所示。

(a)橫斷面

2)變形收斂隨時(shí)間發(fā)展的特征

(1)變形時(shí)間

從平導(dǎo)和正洞的變形監(jiān)測(cè)情況分析，初期支護(hù)變形持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，一般情況下在3個(gè)月以上，變形速率緩慢，不易收斂。

(2)變形特點(diǎn)

監(jiān)控量測(cè)數(shù)據(jù)顯示，拱頂沉降和邊墻收斂位移的時(shí)間在曲線上呈波浪狀變化，并最終收斂；且周邊收斂變形量基本均大于拱頂下沉變形[8-10]。

2 結(jié)構(gòu)破壞因素分析

從隧道初期支護(hù)結(jié)構(gòu)破壞跡象、變形區(qū)的地應(yīng)力、平導(dǎo)與正洞開(kāi)挖的相互影響、緩傾巖層的滑層蠕動(dòng)、隧道埋深等方面初步分析，以期找出引起破壞的主要因素。

2.1 現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試

為找到合理的加強(qiáng)支護(hù)參數(shù)，以對(duì)原有設(shè)計(jì)適度優(yōu)化，力求后期施工中避免類似結(jié)構(gòu)破壞現(xiàn)象，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)破壞區(qū)段進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)圍巖取芯，室內(nèi)單軸壓縮試驗(yàn)、現(xiàn)場(chǎng)松動(dòng)圈測(cè)試、地應(yīng)力測(cè)試，以找到引起結(jié)構(gòu)破壞的主因，其中測(cè)試點(diǎn)布設(shè)于DK346+506斷面附近，埋深約300 m。

1)室內(nèi)單軸壓縮試驗(yàn)

室內(nèi)單軸壓縮試驗(yàn)中，鉆孔巖芯飽和抗壓強(qiáng)度、變形模量、彈性模量平均值分別為37.24 MPa、7.86 GPa、11.13 GPa，巖體屬次堅(jiān)石。

2)圍巖損傷與松動(dòng)圈測(cè)試

根據(jù)巖體模量值沿鉆孔深度及變強(qiáng)水平鉆孔巖體模量沿鉆孔深度分布，邊墻水平鉆孔的損傷區(qū)范圍為0～5 m，鉛直水平鉆孔的損傷區(qū)范圍為0～5.4 m，可判定松動(dòng)圈范圍在5 m。

基于鉆孔彈?，F(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，依據(jù)7個(gè)鉆孔的聲波測(cè)試成果，圍巖的損傷深度分別為1.68 m、1.70 m、1.50 m、1.45 m、1.60 m、1.62 m、2.53 m，可判定隧道開(kāi)挖后初步損傷深度在1.6 m[11]。

3)地應(yīng)力測(cè)試

采用三維水壓致裂法進(jìn)行地應(yīng)力測(cè)試，原地應(yīng)力場(chǎng)實(shí)測(cè)最大水平主應(yīng)力為σ1=16.5 MPa，垂直最小主應(yīng)力為σ3=7.08 MPa，側(cè)壓力系數(shù)比值為2.33，水平向的構(gòu)造應(yīng)力水平明顯偏高。

采用彈性假定計(jì)算，隧道開(kāi)挖后圍巖的初始應(yīng)力：軸向應(yīng)力σL=14.66 MPa、橫截面最大切向應(yīng)力σθ=35.12 MPa、橫截面最大初始應(yīng)力σmax=14.07 MPa，依據(jù)GB 50218—2014《工程巖體分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)》，初始強(qiáng)度應(yīng)力比RC/σmax=37.24/14.07=2.65<4，初始應(yīng)力處于極高應(yīng)力狀態(tài)；此外，依據(jù)TB 10003—2016《鐵路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》，計(jì)算圍巖強(qiáng)度Rb=2.94 MPa，圍巖強(qiáng)度應(yīng)力比值Rb/σmax=2.94/14.07=0.209<0.25，對(duì)照大變形分級(jí)表，隧道開(kāi)挖后存在Ⅱ級(jí)大變形風(fēng)險(xiǎn)。

2.2 結(jié)構(gòu)變形破壞原因分析

1)地應(yīng)力和圍巖強(qiáng)度

依據(jù)地應(yīng)力測(cè)試成果，測(cè)試點(diǎn)附近的地應(yīng)力以水平方向的構(gòu)造應(yīng)力為主，這一點(diǎn)與西南地區(qū)的宏觀整體地應(yīng)力表現(xiàn)基本一致，也與監(jiān)控量測(cè)顯示出的周邊收斂值始終大于拱墻下沉值一致。此外，雖然絕對(duì)地應(yīng)力值不高，但初始強(qiáng)度應(yīng)力比、圍巖強(qiáng)度應(yīng)力比均表現(xiàn)出處于極高的地應(yīng)力狀態(tài)，大變形風(fēng)險(xiǎn)高，加之巖體的飽和抗壓強(qiáng)度雖然屬于次堅(jiān)石，即整體看不屬于軟弱圍巖，但存在薄層頁(yè)巖，會(huì)降低圍巖整體強(qiáng)度，因此局部高地應(yīng)力和圍巖強(qiáng)度低是發(fā)生大變形的主要因素[7-8]。

2)群洞效應(yīng)

(1)建模。

考慮到模型規(guī)模大，為提高計(jì)算效率，三維計(jì)算采用軸對(duì)稱模型，模型寬度50 m，高度100 m，選小相嶺隧道進(jìn)口水平緩傾Ⅳ級(jí)圍巖段為本次有限元和離散元分析對(duì)象，材料參數(shù)見(jiàn)表1，模型如圖6所示。

表1 圍巖計(jì)算參數(shù)

圖6 平導(dǎo)和正洞在水平緩傾T3b砂巖層中的模型

(2)正洞開(kāi)挖對(duì)平導(dǎo)的影響。

① 施工過(guò)程影響。平導(dǎo)采用臺(tái)階法施工，平導(dǎo)掌子面超前正洞400 m，平導(dǎo)開(kāi)挖支護(hù)后，現(xiàn)場(chǎng)底板沒(méi)有開(kāi)裂，初支沒(méi)有掉塊；當(dāng)正洞采用三臺(tái)階+仰拱開(kāi)挖后，對(duì)應(yīng)里程的平導(dǎo)初期支護(hù)掉塊，底板開(kāi)裂。

② 位移分析和應(yīng)力場(chǎng)分布。利用有限元分析軟件ANSYS和FLAC3D建立地層結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行仿真分析。初步數(shù)值分析結(jié)果顯示：緩傾層狀地層由于存在層間軟弱帶及節(jié)理，隧道正洞開(kāi)挖后的應(yīng)力場(chǎng)與位移場(chǎng)形式與均質(zhì)地層相比將有所變化，其主方向由豎直方向變?yōu)榇怪庇趯永矸较?，且位移明顯增大；圍巖層理及軟弱夾層的存在降低了圍巖強(qiáng)度，改變了地層結(jié)構(gòu)，使得圍巖變形的趨勢(shì)及大小均發(fā)生了較大變化。因此，隧道正洞開(kāi)挖效應(yīng)對(duì)隧道圍巖發(fā)生大變形有一定影響。

在FLAC3D建模的基礎(chǔ)上，采用ANSYS分析正洞開(kāi)挖后，水平緩傾T3b砂泥巖地層下的平導(dǎo)和正洞的應(yīng)力場(chǎng)(應(yīng)力云圖)分布，如圖7所示。由圖7可知，最大應(yīng)力位于隧道底和拱部并垂直于巖層走向，與現(xiàn)場(chǎng)的破壞表現(xiàn)基本一致。

(a)正洞應(yīng)力場(chǎng)

③ 支護(hù)措施。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控量測(cè)數(shù)據(jù)分析、初支結(jié)構(gòu)變形觀測(cè)以及三維數(shù)值模型分析，正洞襯砌類型采用ⅣD1型復(fù)合式襯砌(仰拱中心位置均加深0.5 m)，全環(huán)I18型鋼鋼架,間距0.8 m或1.0 m。拱部及邊墻鋪設(shè)6 mm雙(單)層鋼筋網(wǎng)，仰拱鋪設(shè) 6 mm 單層鋼筋網(wǎng)，網(wǎng)格尺寸均為20 cm×20 cm。拱部和仰拱適時(shí)增設(shè)中空長(zhǎng)錨桿；平導(dǎo)襯砌類型采用ⅣD1型錨噴襯砌(曲墻+仰拱)，加強(qiáng)支護(hù)采用全環(huán)I16型鋼架，間距1.2 m，水溝設(shè)于斷面中部。

高地應(yīng)力段遵循“抗放結(jié)合，以抗為主”的大變形控制原則，將高地應(yīng)力對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)的破壞得到了有效的抑制。通過(guò)初支調(diào)整支護(hù)參數(shù)后的監(jiān)控量測(cè)報(bào)告顯示，平導(dǎo)最大日收斂值從原來(lái)的13 mm/d降低至4.6 mm/d，最大日拱頂下沉值由原來(lái)的8.3 mm/d降低至3 mm/d。平導(dǎo)再?zèng)]有出現(xiàn)底板隆起、平導(dǎo)及正洞拱墻再未出現(xiàn)開(kāi)裂、拱架扭曲變形均未再發(fā)生，確保了結(jié)構(gòu)安全和施工質(zhì)量。

3)隧道埋深

地應(yīng)力測(cè)試點(diǎn)DK346+506處埋深約300 m，埋深較淺；按照埋深自重計(jì)算的垂直應(yīng)力約為7.5 MPa，實(shí)測(cè)垂直主應(yīng)力7.08 MPa，兩者基本相符，因此埋深不是隧道圍巖發(fā)生大變形的控制因素。

3 工程對(duì)策

3.1 處治原則

按照“寧強(qiáng)勿弱、方便施工、把控質(zhì)量、快速通過(guò)”處治原則，進(jìn)行處理大變形段落。

1)寧強(qiáng)勿弱：依據(jù)大變形等級(jí)，在對(duì)初期支護(hù)、二次襯砌等結(jié)構(gòu)安全性有直接影響的措施選擇上，本著“寧強(qiáng)勿弱”的原則確定，盡可能避免二次拆換，降低安全風(fēng)險(xiǎn)。

2)方便施工：相關(guān)工程措施應(yīng)具有較好的可操作性，施工工藝復(fù)雜程度不應(yīng)過(guò)高，現(xiàn)有機(jī)具設(shè)備、操作人員素質(zhì)能達(dá)到要求，積極推行錨桿鉆機(jī)、拱架機(jī)等機(jī)具以提高工效、降低勞動(dòng)強(qiáng)度。

3)把控質(zhì)量：嚴(yán)格把控鋼架節(jié)段連接、封閉成環(huán)、長(zhǎng)短錨桿等與大變形成功處治息息相關(guān)的主要支護(hù)措施的施工質(zhì)量，確保施工安全、結(jié)構(gòu)安全。

4)快速通過(guò)：保證錨桿、鋼架等初期支護(hù)的快速施作和封閉成環(huán)，使結(jié)構(gòu)能有效快速承載。

3.2 處治流程

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)處治的程序，施工流程如圖8所示。

圖8 大變形地段施工流程

3.3 主要工程對(duì)策

1)預(yù)留變形量

遵循“寧大勿小、避免拆換”的原則。根據(jù)開(kāi)挖揭示的掌子面地質(zhì)狀況、現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控量測(cè)數(shù)據(jù)，動(dòng)態(tài)調(diào)整預(yù)留變形量，一般為25 cm～35 cm。

2)控制隧道開(kāi)挖

(1)大變形地段應(yīng)優(yōu)先選擇“早成環(huán)、快封閉”的施工工法。

(2)隧道斷面大、圍巖破碎、變形量值大等需采用分部開(kāi)挖時(shí)，一般采用三臺(tái)階法等工法，臺(tái)階法施工臺(tái)階長(zhǎng)度根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)變形情況及現(xiàn)場(chǎng)工裝綜合確定，宜控制在3 m～10 m。

(3)正洞仰拱開(kāi)挖應(yīng)加大仰拱曲率，仰拱中心位置加深0.5 m。

(4)平導(dǎo)將直墻改為曲墻并增加仰拱。

(5)正洞初支封閉成環(huán)的位置距離掌子面距離應(yīng)不大于2倍洞徑。

3)加強(qiáng)初期支護(hù)

(1)仰拱超前支護(hù)采用Φ42小導(dǎo)管，環(huán)向間距0.5 m，每環(huán)36根，每根長(zhǎng)4.5 m，縱向3.2 m一環(huán)，加強(qiáng)支護(hù)采用全環(huán)I18型鋼鋼架，間距0.8 m。

(2)拱部及邊墻鋪設(shè)6 mm雙層鋼筋網(wǎng)，仰拱鋪設(shè)6 mm單層鋼筋網(wǎng)，網(wǎng)格尺寸均為20 cm×20 cm。

(3)拱部范圍增設(shè)8 m長(zhǎng)Φ28中空錨桿，間距1.0 m×1.0 m(環(huán)×縱)，交錯(cuò)布置，環(huán)向按16根計(jì)列；仰拱增設(shè)6 m長(zhǎng)Φ28中空錨桿，間距1.0 m×1.0 m(環(huán)×縱)，交錯(cuò)布置，環(huán)向按13根布置；長(zhǎng)錨桿施工應(yīng)結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)工序與作業(yè)空間等情況在初期支護(hù)完成后及時(shí)施作，確保錨桿施工質(zhì)量。正線支護(hù)參數(shù)調(diào)整前后對(duì)比見(jiàn)表2。

表2 正洞支護(hù)參數(shù)調(diào)整前后對(duì)比

4)合理選擇二次襯砌施作時(shí)機(jī)

(1)二次襯砌施作應(yīng)在初期支護(hù)穩(wěn)定后進(jìn)行。初期支護(hù)穩(wěn)定指導(dǎo)標(biāo)準(zhǔn)如下：拱頂沉降及水平收斂7 d平均值小于2 mm/d。

(2)初支成環(huán)3個(gè)月仍未達(dá)到收斂標(biāo)準(zhǔn)的段落，有條件時(shí)可對(duì)初期支護(hù)進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)或?qū)鷰r進(jìn)行注漿加固等措施，降低變形速率。

(3)為保證二次襯砌的結(jié)構(gòu)安全，根據(jù)監(jiān)控量測(cè)數(shù)據(jù)，分析在現(xiàn)有情況下，可在初期支護(hù)封閉成環(huán)后3～6個(gè)月后再施作[12-15]。

5)加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控量測(cè)

(1)做好監(jiān)控量測(cè)巡查、位移監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的分析，必要時(shí)對(duì)結(jié)構(gòu)受力等選測(cè)項(xiàng)目進(jìn)行測(cè)試。

(2)監(jiān)控量測(cè)頻率一般按正常要求進(jìn)行，當(dāng)變形速率大于2 mm/d，應(yīng)加密變形監(jiān)測(cè)量測(cè)頻次。

(3)二次襯砌施作完成后，至少應(yīng)在洞內(nèi)布點(diǎn)進(jìn)行3個(gè)月以上的位移監(jiān)測(cè)，并對(duì)襯砌是否存在開(kāi)裂等情況進(jìn)行長(zhǎng)期觀察。

4 對(duì)策應(yīng)用效果

4.1 T3b砂泥巖緩傾地層施工效果

對(duì)加強(qiáng)支護(hù)參數(shù)處理后的路段PDK346+790～PDK347+980、DK346+510～DK346+690布置位移監(jiān)測(cè)，見(jiàn)表3。從平導(dǎo)19個(gè)斷面、正洞20個(gè)斷面的數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)，在采取對(duì)應(yīng)的工程措施后，隧道變形量、變形速率等均得到了有效控制。

由表3可知：

表3 變形量統(tǒng)計(jì)

1)平導(dǎo)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)?？傮w上，周邊收斂位移變形量大于拱頂下沉變形量，印證了周邊收斂大于拱頂下沉(即水平應(yīng)力大于垂直應(yīng)力)時(shí)易增加發(fā)生大變形的風(fēng)險(xiǎn)；同時(shí)，最大下沉量不超過(guò)預(yù)留變形量的66%，50%以上測(cè)線低于平均累積變形量，說(shuō)明平導(dǎo)支護(hù)參數(shù)調(diào)整較為適當(dāng)，安全可控。

2)正洞監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。雖然低于平均累積變形量的測(cè)線不足50%，但是最大累積變形量?jī)H為預(yù)留變形量的20%，說(shuō)明正洞支護(hù)參數(shù)是比較到位且充裕，安全完全有保障，還可適當(dāng)優(yōu)化減低支護(hù)參數(shù)。

3)二次襯砌狀態(tài)。對(duì)已施工的二次襯砌段進(jìn)行結(jié)構(gòu)內(nèi)力以及鉆孔取芯檢查，發(fā)現(xiàn)各方面指標(biāo)正常，且外觀沒(méi)有出現(xiàn)開(kāi)裂和變形。

4.2 T3b砂泥巖緩傾地層施工的思考

1)重視圍巖巖性組層與構(gòu)造

小相嶺隧道T3b地層為水平緩傾中厚層狀砂巖、粉砂巖夾薄層頁(yè)巖及泥巖，初期支護(hù)發(fā)生了大變形破壞，通過(guò)對(duì)施工過(guò)程引起大變形，從層理結(jié)構(gòu)、層間巖性作用探討層理結(jié)構(gòu)與層間巖性是潛在發(fā)生大變形及破壞等級(jí)的重要因素。水平緩傾巖層是順層構(gòu)造的特殊形式，且隧道走向與構(gòu)造線方向一致。

順層構(gòu)造中夾有一定薄層或厚層軟巖層，不同軟巖層的含量決定著發(fā)生大變形破壞的等級(jí)。

2)充分認(rèn)識(shí)圍巖強(qiáng)度

現(xiàn)場(chǎng)巖體取芯僅僅能夠代表巖塊的強(qiáng)度，但決定隧道發(fā)生大變形的是圍巖強(qiáng)度，因此務(wù)必理解和認(rèn)識(shí)到層間軟硬巖的結(jié)合強(qiáng)度決定圍巖強(qiáng)度，在施工過(guò)程中一定要對(duì)圍巖強(qiáng)度估算基本準(zhǔn)確，必要時(shí)采取現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試。

3)正確理解和認(rèn)識(shí)地應(yīng)力

(1)小相嶺隧道大變形的發(fā)生區(qū)域其水平地應(yīng)力大于垂直地應(yīng)力，與地應(yīng)力絕對(duì)值大小無(wú)關(guān)，即與隧道埋深的大小無(wú)關(guān)。

(2)隧道的初始應(yīng)力狀態(tài)、大變形等級(jí)不是由地應(yīng)力的絕對(duì)大小決定，而是由巖石的飽和抗壓強(qiáng)度、圍巖強(qiáng)度、最大初始應(yīng)力三者共同決定，并由此計(jì)算出初始強(qiáng)度應(yīng)力比(飽和抗壓強(qiáng)度/最大初始應(yīng)力)和圍巖強(qiáng)度應(yīng)力比(圍巖強(qiáng)度/最大初始應(yīng)力)是判定大變形風(fēng)險(xiǎn)的主要依據(jù)。

(3)西南地區(qū)位于印度洋和亞歐板塊的碰撞接觸帶上，整個(gè)中國(guó)西南大區(qū)域上呈現(xiàn)水平應(yīng)力大于垂直應(yīng)力的地應(yīng)力環(huán)境，因此也可從宏觀大區(qū)域上率先認(rèn)識(shí)到施工區(qū)域內(nèi)潛在大變形發(fā)生的可能性。

4)關(guān)注圍巖損傷與松動(dòng)圈

圍巖損傷與松動(dòng)圈范圍與常規(guī)大變形基本一致。在隧道開(kāi)挖并完成初期支護(hù)后，大變形的發(fā)生也必然導(dǎo)致松動(dòng)圈范圍的進(jìn)一步擴(kuò)大。

5 結(jié)束語(yǔ)

結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)破壞特征、現(xiàn)場(chǎng)及室內(nèi)試驗(yàn)、數(shù)值模擬，對(duì)小相嶺隧道大變形進(jìn)行綜合分析，認(rèn)識(shí)如下：

1)小相嶺隧道內(nèi)水平地應(yīng)力大于垂直地應(yīng)力，且是引起大變形的主要誘因。

2)小相嶺隧道內(nèi)圍巖存在軟弱巖夾層情況，遇水易軟化，降低了圍巖整體強(qiáng)度，是引起圍巖變形的又一誘因。

3)針對(duì)該隧道大變形的地質(zhì)誘因，提出優(yōu)化加強(qiáng)支護(hù)措施，施工后的監(jiān)控量測(cè)數(shù)據(jù)表明，該措施有效可行。

4)參建四方在思想上高度重視，專業(yè)認(rèn)識(shí)清晰準(zhǔn)確，反饋及時(shí)，技術(shù)方案謹(jǐn)慎到位，調(diào)整快速、準(zhǔn)確，方能避免隧道初期支護(hù)剝落掉塊、平導(dǎo)底板隆起、鋼架扭曲變形的支護(hù)結(jié)構(gòu)破壞情況，從而取得安全、質(zhì)量、進(jìn)度方面的綜合效益。