（重庆能源职业学院土木工程系 重庆 402260）
【摘 要】在分析岩溶区隧道围岩变形特性以及应力场特征研究结论的基础之上，结合隧道施工技术规范以及监控量测技术规范等相关规定，制定了针对岩溶区隧道的监控量测技术方案。
【关键词】渗透率；温度敏感性系数；有效应力；瓦斯压力
【中图分类号】U452 【文献标识码】A 【文章编号】1002-8544（2017）10-0143-02
1.引言
随着道路建设的迅猛发展，在岩溶地区修建的公路、铁路隧道越来越多。特别是在西部山区的公路、铁路建设中，常常会遇到石灰岩溶地区的大断面隧道工程建设，根据目前西部已建公路隧道的不完全统计，位于石灰岩溶地区的隧道约50%，岩溶这种不良地质现象的存在会导致突水、突泥、渗水等灾害事故的发生，给隧道开挖和运营安全造成严重威胁[1-4]。开展隧道施工监控量测是控制隧道施工事故的有效手段，然而现有的相关规范中对岩溶区隧道的监控量测的并未作详细规定，因此在研究岩溶区隧道围岩变形特性及应力场特征的基础上研究制定相应的监控量测技术方案，对避免岩溶区隧道施工过程中事故的发生具有重要价值。
2.岩溶区隧道围岩的变形特性以及应力场特征
对于岩溶区隧道的变形特性，国内已经有不少学者做过较为系统的研究。
2.1 隧道侧部溶洞对围岩的影响
谭代明等[5]利用有限差分软件FLAC3D对侧部含有溶洞的隧道围岩稳定性进行数值模拟研究。研究结果显示：（1）随着隧道开挖断面处溶洞尺寸由小到大变化，隧道周围各主要部位的位移收敛值也由小变大。靠近溶洞侧的隧道拱顶、拱肩和拱腰处的位移收敛值要大，而远离溶洞侧的相应位置的位移收敛值要小。（2）隧道开挖后，岩溶的存在，影响着隧道周围塑性区的分布。隧道靠近溶洞的一侧由于受到侧部溶洞的影响，其塑性范围较大并向溶洞方向扩展。并且，随着隧道侧部从无溶洞逐渐变化到有溶洞以及溶洞由小变大，远离溶洞侧的隧道拱顶、拱底、拱肩和拱腰处的塑性区变化较小，因此溶洞的存在及大小变化对远离溶洞侧的隧道围岩塑性区变化影响较小，而对靠近溶洞侧的隧道相应位置处的塑性区影响较大。（3）溶洞的存在对围岩应力场的分布也有明显的影响，随着隧道开挖面侧部逐渐出现并通过溶洞，隧道拱肩和拱腰处围岩的最大主应力值逐渐增大，隧道的开挖和溶洞的存在使拱肩和拱腰处围岩盈利得到了增高。
2.2 隧道顶部溶洞对围岩的影响
靳晓光等[6]运用迈达斯GTS分析软件对顶部溶洞隧道围岩的变形特性、塑性区域分布规律以及围岩应力场分布进行了分析。研究结果显示：（1）由于溶洞的存在，在开挖溶洞下方隧道时，拱顶下沉量比不存在溶洞时有增大的趋势。溶洞距离隧道顶部越近，拱顶沉降就越大，主要影响距离为溶洞的1倍直径范围。溶洞直径越大，拱顶下沉量越大。（2）隧道开挖过程中产生的塑性区位置主要集中在隧道侧部和上部，溶洞的存在会使塑性区增大，溶洞距离隧道拱顶越近，塑性区越大，且溶洞直径越大，塑性区越大。（3）由于溶洞的存在，隧道拱顶最大主应力增大，溶洞距离拱顶越近，拱顶最大主应力越大，底板最小主应力越小，影响距离大约为1~2倍溶洞直径范围。
3.岩溶区隧道监控量测方案设计
根据《公路隧道设计规范》(JTG/T F50-2011)、《公路隧道施工技术规范》(JTG F60-2009)、《公路隧道施工技术细则》(JTG/T F60-2009)、《铁路隧道设计规范》(TB10003-2005)、《铁路隧道监控量测技术规范》(Q/CR 9218-2015)的相关规定，结合岩溶区隧道的变形特性、塑性区及应力场的分布规律，参照国内已建岩溶区隧道工程的施工经验，提出了岩溶区隧道的监控量测方案。监测项目、监测仪器、测量断面间距以及监测频率如表1~表4所示。
在溶洞范围内，监控量测断面的间距<30m，在变形较大区域还要增加测量断面；溶洞范围外，监控量测断面的间距不大于表2中的有关规定。
在工程实践中通常综合考虑距开挖断面的距离和位移速度两种因素对监控量测频率的影响，在溶洞范围内要提高监测频率，监控量测频率不低于2次/d；在溶洞范围外，监控量测频率也不能低于规范中的规定值。
3.结论
得到主要结论如下：
（1）受溶洞的影响，隧道拱顶、拱肩和拱腰处的位移收敛值较无溶洞断面要大。
（2）岩溶的存在，影响着隧道周围塑性区的分布。隧道靠近溶洞的一侧由于受到溶洞的影响，其塑性范围较大并向溶洞方向扩展。
（3）岩溶的存在，影响着隧道周围塑性区的分布。隧道靠近溶洞的一侧由于受到溶洞的影响，其塑性范围较大并向溶洞方向扩展。
（4）根据岩溶区隧道的变形特性和塑性区分布规律，监控量测项目设置为地质、支护状况观察、周边收敛、地表下沉、拱顶下车、围岩压力、拱架内力，对于含水溶洞设置水量、孔隙水压监控量测。
参考文献
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[2]《中国公路学报》编辑部.中国隧道工程学术研究综述·2015[J].中国公路学报，2015,28（5）:1-3.
[3]傅中文，舒磊，谢卫民.复杂地质条件下隧道施工中典型岩溶处理措施[J].山西建筑，2009,35（5）:299-303.
[4]赵明阶，徐容，许锡宾.岩溶区全断面开挖隧道围岩变形规律及其监测[J].同济大学学报，2004,32（7）:866-871.
[5]傅中文，舒磊，谢卫民.复杂地质条件下隧道施工中典型岩溶处理措施[J].山西建筑，2009,35（5）:299-303.
[6]赵明阶，徐容，许锡宾.岩溶区全断面开挖隧道围岩变形规律及其监测[J].同济大学学报，2004,32（7）:866-871.
基金项目：1.重庆市教委2017年度科学技术研究项目（KJ1754490）。2.重庆能源职业学院2015年教学改革项目：《隧道工程试验检测》课程实践教学方法的研究与实践。
论文作者:冯雨实
论文发表刊物:《建筑知识》2017年10期
论文发表时间:2017/7/11
标签：隧道论文; 溶洞论文; 岩溶论文; 围岩论文; 塑性论文; 拱顶论文; 断面论文; 《建筑知识》2017年10期论文;