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蠕動滑坡成因與隧道變形機理的分析

所屬欄目:交通運輸論文 發布日期:2011-06-02 17:12 熱度:

  摘要:蠕動滑坡的形成是一種復雜的地質機構的應力失衡,此種情況的產生和發展可以由多種因素所導致,其中主要包括了地質結構因素、干擾因素、水文因素等,具體分析可以看出其最為根本的成因就是巖層間的抗剪應力的下降,導致了巖層間的應力失衡,從而引起蠕變滑坡。而現實中此種滑坡會對隧道產生較大而緩慢的負面影響,分析其滑坡的成因和對隧道的變形的影響,有著重要的現實意義。
  關鍵詞:蠕動滑坡,隧道變形,滑坡成因,變形機理
  一、蠕動滑坡研究的現實意義
  蠕動形式的滑坡通常出現在軟體的巖層中,此種滑坡就會導致其內部的隧道出現變形。這種滑坡導致的公路或者鐵路隧道的變形就可以稱之為蠕動型滑坡隧道變形,而此種變形在實際工程中不斷的增加,因此對其研究也隨之擴展開來。蠕動滑坡隧道產生變形開裂后,大多數情況下不會產生重大的破壞,而導致隧道出現不能使用的情況。也就是不會在蠕動中產生滑坡的災害,這種變形是一個漫長的過程,有時候巖層在出現位移和變形后就會達到一個相對穩定的結構。
  此種蠕變滑坡在實際的管理中是不能夠完全預測和應對,即從隧道管理的角度看,無法對隧道因為蠕動滑坡而引起的形變危害的嚴重性無法進行明確的預測,因此采用何種方式應對滑坡變形不能作出正確的判斷,是治理滑坡還是加固隧道,或者同時進行,常常不能作出正確的判斷。因此,在對與蠕動滑坡的研究中,如果能夠掌握滑坡引發的隧道變形規律就可以從滑坡和隧道變形的發展方向上進行預測和預報,也就可以根據預測來采取必要的而針對性措施來控制滑坡或者隧道變形,并對加固后的巖層的穩定性進行評估。
  實際工作中根據預測的結果采用恰當的整治措施,可以較為有把握的制定相應的治理措施,并根據滑坡而引發的隧道變形情況和發展方向進行針對性的選擇,先治理滑坡或者先治理隧道變形,還可以二者同時進行,以此可以看出對蠕動滑坡的成因和對隧道變形的影響的研究是有著重要的現實意義的。
  二、蠕變滑坡對隧道變形的影響規律
  在實際的研究過程中,研究人員對我國的部分的隧道變形情況進行了調查和總結,并將蠕變型隧道變形的規律進行了總結,對蠕變型滑坡引發的隧道變形的規律進行了統計和總結,明確了蠕動型滑坡引起的隧道變形與隧道在滑坡巖層中的位置有直接的關系。1)隧道位于滑坡體內部,如出現多層的滑坡面則上層對隧道的影響較小。形成的形變主要是縱向的彎曲或者整體移位,優勢會出現路線水平面抬升或者沉降,隧道內部出現的是橫向裂縫,伸縮縫也互相錯動;2)隧道與滑坡面向交,此種情況中下層滑坡體所產生的位移速度慢。對隧道的影響是,襯砌的縱向開裂較多,邊墻或者拱頂出現錯臺,靠山側的襯砌開裂嚴重,山側變墻會出現侵入情況,隧道整體向下傾倒;3)滑坡體存在多層,隧道則位于其中一層中,且上下側的滑坡移動速度不同。此種情況就是前面兩種情況的復合,其形變的特征也是前兩者的復合。這三種地質力學的模型的統計和建立,可以將蠕動滑坡對滑坡災害相關聯,并完成對其預測,具體作用表現在:1)預測隧道變形的時候,可以根據不同的地質力學的模型進行甄別,將突出的重要指標從眾多的現象中提取出來,作為反映真實情況的重點指標,從而可以完成對蠕變滑坡和隧道變形的預測和情況模擬;2)建立滑坡的有限元計算模型的時候,可以根據實際的調查資料和隧道變形的具體特征,依據地質力學模型的歸類,從而提高了有限元計算的性對的準確性。
  三、蠕動滑坡成因的研究
  1、位移的檢測
  對某隧道的研究中,采用了位移檢測的方式對影響隧道變形的滑坡體進行檢測。檢測中自隧道的進口、中段、出口段三個地質斷面上設置了多個檢測孔。在此隨到受到滑坡影響的位置進行重點的分析和研究。根據實際的檢測情況看,坡體內存在三個斷層,即淺層、中間層、深層,坡體的后緣的三層滑坡面出現了貫通情況,而前緣沒有其情況。后緣的坡體用沿著各個滑動層面出現蠕動滑移并推擠前緣,對隧道產生了較大的負面影響。再加上降雨的影響,雨水的滲透導致滑面的巖層軟化,降低了抗剪能力,因此產生了滑動。
  2、滑坡的成因
  首先是地質構造的影響,滑坡體的通常是處在有地質斷層的結構之間,坡體的巖層受到外來的地質構造的作用產生了巖層的破碎和節理發育。坡體內的隧道施工進一步對圍巖進行了干擾,使其松動變形,導致了滑面的形成;其次,滑坡區域的氣候因素也可以導致地質結構中的泥沙巖、粉砂巖等巖層出現軟化,從而降低了原有結構中的抗剪能力,從而導致了滑坡體的動量增加,導致了滑動;第三,滑動接觸面的蠕變性能增加導致了抗剪性的降低,其此種降低是具有時間性質的;最后,周圍地質水文的情況變化,導致了原有的坡體支護體系的強度減弱,從而導致了整個滑坡體出現了不穩定的情況,導致了滑坡。
  滑坡形成和變形的過程中,滑面在后端形成后,傾角較陡,在下滑的動量和抗剪切應力相等的時候,滑坡達到平衡。此種平衡是一種暫態,一旦受到外界的干擾將會導致其抗剪應力的下降,從而破壞其平衡此時滑坡體就會出現移動。在下滑力的推擠作用下,新的滑面就會形成。在新的滑坡體形成并與舊滑坡體連通過程中還會形成新的平衡狀態,或者繼續向下滑動。按照順序,上部失穩的滑坡體向下運行,到達中段,如果平衡將停止位移,如不能平衡將繼續向下移動,此時就會導致整個滑坡體的失穩,所以在滑坡體的蠕變過程中滑坡體會出現前段、中段、后段,以此蠕動滑坡的成因就是整個地質結構出現了失衡,從而導致滑坡體的蠕變位移。
  四、隧道在蠕動滑坡的影響下的變形機理與變形特征
  綜合前面的論述不難看出,滑坡的錯動和位移主要是因為上部坡體的失穩而導致的連鎖反應,其多余的下滑力將直接傳到值下部巖層。從而引發下部巖層被壓縮和變形,這就會將此種變形的趨勢傳遞到隧道的結構上,因此隧道所承受的壓力將有所改變,此種改變并不是均勻的,因此就會導致隧道的局部出現變形或者相對的錯位,此時隧道就會被破壞。淺層的滑坡將使得隧道的拱頂受到的壓力增加;中間層的滑坡則會導致隧道受到偏壓。此種蠕變在某種條件下會出現加劇的情況,如:雨季的時候,雨水的滲透會降低滑坡體之間的抗剪應力下降,此時對隧道的壓力就會增加,此種作用是一種間歇性或者周期性的增加。滑坡體向下部發展的時候,坡體的壓力的總體趨勢是增加的,而作用的最終結果就是產生對隧道的結構體的破壞。具體的情況有:進口段的襯砌的開裂,并出現了裂縫和掉塊等情況,主要集中在拱頂和邊墻上;順著拱頂的軸線方向出現了開裂,裂縫的寬度在1-5mm。裂縫往往是平行分布,偶爾有分叉。拱頂受到擠壓出現破碎,出現掉塊并有漏水的情況;在進口的位置還會出現邊墻上的出現裂縫,此種裂縫多數和隧道的軸線相平行,分布在拱頂或者拱腳附近。裂縫的形狀多為鋸齒狀,里側邊墻也會出現嚴重的裂縫,主要集中在拱腳位置,沿隧道的軸線延伸。

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