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摘要：针对隧道的开挖，技术人员首先进行数据模拟，采用相关的数据原理和数学算式得到边坡的安全系数，这对开挖的位置起着关键作用。同时研究不同的开挖顺序对隧道和边坡的影响是不一样的。研究表明坡体的安全系数与施工进行情况有关，施工逐步进行，坡体的安全系数越小，最后逐渐稳定。针对偏压连拱隧道，若使隧道安全和坡体的稳定就要从边坡外侧开挖。本文分析了边坡的稳定机理，边坡的稳定影响因素，采取那些加固方法等方面为隧道工程作业人员提供意见和参考。
关键词：隧道开挖；边坡的稳定性；环境效益；加固措施
一 边坡的稳定性的影响因素
1.自然因素和人为因素的影响
自然因素包括以下几个方面首先是地质条件：比如坚硬的岩石是由于地质的构造形成的，它的失稳性主要是崩塌和结构表面失稳。软的岩石通常是因为应力的控制性失稳表现出来。地质构造通常是指岩石的表面的连通性、填充物成分，发育程度及表面结构的状态对边坡的影响。水文地质条件是影响边坡稳定性的一个因素。比如新的地质构造-地震、地貌因素、气候因素、风化作用等这些自然因素都是对边坡稳定性造成影响。
人为因素主要是来自地下的开挖位置、地下开挖规模、边坡的地质状态、在坡顶放置废土废石、削减边坡体等人为因素都会降低边坡的稳定性
2.隧道开挖前对边坡的影响
边坡的储备能力的大小需要隧道开挖前的安全系数来反映。如果安全系数越高说明坡体越稳定，不会轻易的受到外界环境和条件的影响而出现滑坡或坍塌的现象。经过科学的计算当安全系数达到1.30以上，边坡才处于安全稳定的状态，隧道才可以安全的进行施工。
3.隧道部分开挖对边坡的影响
在隧道施工时通常采用全断面开挖法，但这是在围岩条件比较好的时候。当围岩条件一般时，比如围岩受到风化的影响，就要采取分步开挖的方法，从而减少对边坡的影响。一般采用CRD工法。
二 隧道的开挖引起的环境效应
1.隧道工程的特点
隧道工程的施工环境会比较差，如果出现在城镇会造成交通拥堵，束缚工程的建设和进行。随着隧道开挖的越来越深，越来越长，利用原来的土地面积和地下空间使隧道的结构的深度和层数也增加；在隧道施工时周围设置防护栏以确保安全。也要考虑对地下的煤气电缆、通讯等方面的影响，尽量减少对周围有破坏性的影响；随着市场竞争压力的增加，工程负责人对工程的造价、工程的质量、工程完工等方面越来越高，也增加了隧道工程的施工难度。
2降低地下水引起的环境效应
降低地下水引起的环境效应表现为：降低地下水会使地面沉降；地下水渗透会使地表面坍塌；在隧道开挖时，会使用井点降水法使水位降低、凝固土质、稳定边坡然后进行开挖。另一方面由于水位的降低造成地面沉降，会形成地面沉降变形区，会导致周围的建筑，道路等设施受到影响造成断裂、坍塌、倾斜等不能正常使用，也会造成安全隐患。
降低地下水位引起的环境变化机理表现为：水位降低使地下水对地上的建筑物减少浮托，会受到重压而沉降；地下土体中的水会排出，凝固而变形，降水时，抽出的水会带走一部分细小土粒，地面沉降的高度与地下水位降落的高度是一致的，会引起地面沉降的不均匀破坏地面的建筑设施；当隧道施工时，隧道范围内的地下水会存在一定的水头差，在水压的作用下，隧道内会发生水土流失，导致土体结构破坏，引起坍塌等现象。当隧道范围内的地下水位与外水位的位差较大时，隧道下面有承压水存在，使原来的压力会减少，当承压水的压力大于隧道下面土体的浮重力时，就会形成测涌现象，造成地表开裂现象
3.支护结构的改变引起的环境效应
支护结构会发生变形和位移表现在以下几个方面：支护结构本身遭到破坏影响了边坡失稳；整体破坏会发生地表的隆起现象；会引起周围建筑设施的损坏。
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支护结构造成的环境效应机理表现为：隧道的深层开挖改变原始的承重状态，开挖时，土体的承重力减小，土质的弹性使低表面出现隆起现象。发生这种现象在隧道开挖停止后就停止，不会产生隧道外向隧道内移动。随着开挖深度的加深，地面的超载作用会使围护栏外面的土质向隧道内转移，形成中间小两边大的突起状态。隧道底面长时间作业会使底面积水，会加大墙体的位移，增加地表的沉降。
4.隧道工程的环境保护
在隧道工程建设中，施工人员积累很多的经验来保护隧道周围的环境和周围边坡的稳定。比如使用刚度比较大的维护设施，对隧道内外的地基加固从而提高土体的承重能力，加强土质的抗变形能力，对周围的建筑物进行地基处理，设置隔断墙，通过注浆来保护变形的产生，这些方法目的就是尽量减小地基开挖带来的不利影响，提高地基土质的变形能力等等。
三 保护边坡的方法
1.时空效应法
时空效应法目的是为了解决深层地基的整体稳定性、控制周围地层的位移、参考隧道建设的时空效应理论，结合大量的软土地基的实践，控制地基结构的变形的一种计算方法。通过大量实践证明，在隧道地基施工的建设中，每次开挖的空间和深度，围护墙支撑的面积和时间等相关参数与地基变形相关。
时空效应施工的主要特点是：依据隧道地基规模、深度以及边坡的结构分布、施工条件，按照分层次、相对称以及平衡原则决定施工方案。时空效应法与施工联系密切并配合，若与原有的施工状态不一致的情况，需及时进行调整。通过实践表明，考虑到时空效应的开挖的施工方案，可以可靠充分的利用和控制土体的位移这一特性，同时达到控制周围地层的位移，也做到了保护周围环境的目的。这种方法改变了为控制周围地层的位移而采用较贵的加固地层的做法。
2.采用弹性计算法和利用综合参数
从地层结构的内力及地层的变形中来计算，采用弹性计算方法和设计参数，来反映地层变形的总体效应，这种方式虽然是比较简单力学模型，但却是最重要的综合参数。然后按照特定的土质和作业条件，做出效率高的修正。这种综合参数的方法是力学上的特定指标和地基开挖的空间尺度深度以及暴漏时间的函数关系来计算的方法。
3.加固边坡措施原则
采用阶梯式坡体，加强稳定的原则，排水系统和防护系统并存，确保施工期间的安全和隧道通车后的长期使用稳定。对边坡的处理还应该采用坡率法，如果出现土石滑落应在坡脚设置抗滑方法。坡面可以进行绿化减少雨水侵蚀，增强了坚固效果。
4.坡脚的加固方法
考虑到有些坡体较高，除了采用抗滑桩等办法，可以采用清方减裁的办法放缓坡率，即减少投资又方便操作。比如桩间重力式挡土墙、桩间土钉墙、桩板墙等都是非常有效的加固措施。
5.坡面的加固措施
通过对边坡的应力和位移分析，同时考虑坡体的影响因素，应加强坡面的稳定性。设计一套完整的截排水系统，在坡体裂缝处设置截水沟；或者在裂缝处灌入泥浆；设置临时排水设施；在土层边缘设置水沟等
6.后边坡的加固措施
为了提高加固效果，保证施工的安全顺利进行，在后边坡上进行设置对应测点。隧道会影响边坡的变形，对应测点应布置在离隧道轴线比较接近的位置，加固后可以得到边坡的时间位移曲线。
四 总结
通过本文的介绍和叙述，分析了隧道工程的地质参数，提出了适合各种条件和环境下施工的方法。通过计算隧道施工前的坡体安全系数，同时结合开挖前的隧道位置监测情况，判断隧道周围边坡是否稳定。使用CRD法开挖隧道，对围岩产生很小的影响，开挖面积不大，还可以对开挖部分支护，有效控制坡体拱顶的现象。隧道施工后，顶端的岩土会发生上升位移，隧道的靠山一边坡脚向坡体移动，倾斜比较大，容易失稳。因此加固边坡的稳定性的措施还需要作业人员在实际的工作中多多积累经验，总结更多更好的方法和措施。
参考文献：
[1]陈刚 岩质边坡稳定分析，中国水利出版社，2011
[2]胡可 土木工程地质，高等教育出版社，2010
[3]李斌 边坡稳定性研究及发展趋势，金属矿山，2012
论文作者:郭梦泽1.2
论文发表刊物:《基层建设》2015年32期
论文发表时间:2016/10/24
标签：隧道论文; 地基论文; 位移论文; 效应论文; 安全系数论文; 稳定性论文; 稳定论文; 《基层建设》2015年32期论文;