鄂北地区隧道洞口坡积土边、仰坡变形机制与进洞技术研究*

达晓伟　邵珠山　高怀鹏　许　鹏　王新宇　宋　林③

(①西安建筑科技大学　西安　710055)(②中交第一公路工程局有限公司　北京　100024)(③中国中铁一局集团有限公司　西安　710054)



鄂北地区隧道洞口坡积土边、仰坡变形机制与进洞技术研究*

达晓伟①邵珠山①高怀鹏②许鹏②王新宇①宋林①③

(①西安建筑科技大学西安710055)(②中交第一公路工程局有限公司北京100024)(③中国中铁一局集团有限公司西安710054)

坡积土隧道洞口边、仰坡在开挖后自稳能力差，且受隧道开挖影响，易发生破坏，导致隧道工程无法正常施工，并带来经济损失、危害施工人员安全。本文以香山隧道为工程背景，依据隧址地形地质，建立了隧道洞口边、仰坡的三维仿真模型，结合隧道进洞开挖，分析了洞口边、仰坡的位移和应力变化过程，研究了隧道开挖对边、仰坡的影响，优化了隧道进洞方案。研究结果表明，边、仰坡开挖坡度与原始坡度突变处会产生应力集中并形成贯通的潜在滑移面，隧道开挖对仰坡变形影响较大，坡形坡度对隧道洞口边、仰坡稳定性具有显著影响，放缓坡度和采用分步台阶开挖可有效改善边坡应力应变状态。

隧道边、仰坡坡积土进洞技术

0　引　言

近些年来，随着我国高速公路网全面建设，出现了大量隧道工程。在高速公路选线时，由于诸多因素的影响，导致很多隧道在进出口段的工程地质条件较差，边坡高陡、浅埋段厚度薄、偏压严重等不良因素较为常见，加之所采用的隧道进洞施工方案不合理，导致隧道洞口边仰坡滑移破坏在隧道施工中频频出现，这一点在坡积土隧道洞口段尤为明显，因此保证隧道安全进洞便显得尤为重要。

目前，对于边坡开挖引起的岩土体变形机制、失稳模式和稳定性的研究已经较为深入，殷坤龙等(2014)采用有限元分析库水软化作用下，龚家坊2#斜坡岩石的强度折减参数及变形破坏规律； 张社荣等(2014)探讨层状岩质边坡在不同岩层倾角θ、边坡坡角β、结构面间距h条件下的安全系数与破坏面位置的变化规律，揭示复杂多层软弱夹层边坡岩体的破坏机制及稳定性特征； 黄润秋等(2007)通过数值模拟对汤屯高速公路顺层边坡变形破坏机制进行深入探讨； 郑颖人等(2003)采用有限元强度折减法对岩质边坡破坏机制进行了数值模拟分析，得出破坏“自然地”发生在岩体抗剪强度不能承受其受到的剪切应力的地带； 卢海峰等(2010)在对边坡岩体进行工程地质特性试验研究，并分析该类边坡开挖对其稳定性的影响，并对潜在滑动面软弱夹层的剪切流变过程进行分析； 刘才华等(2005)探讨了地下水对顺层边坡稳定性的影响机制； 曹平等(2011)探究强度折减法和极限平衡法所得结果产生差异的原因，并研究多层边坡的破坏机制。

在隧道洞口段边、仰坡的变形模式和稳定性研究方面，也得到一些成果。潘龙等(2011)针对连拱隧道洞口浅埋偏压段特殊的地形情况，探讨围岩在地应力和边坡滑动共同影响下的应力分布情况； 王国欣等(2006)从地质因素、水的作用及人为因素3方面分析了滑坡产生的机制，然后结合对边坡的监控量测，分析滑坡产生的过程并针对监测数据进行了动态反馈； 王建秀等(2009)结合两座典型滑坡连拱隧道的现场监控量测工作，讨论了滑坡连拱隧道的破坏规律和特征； 郑建中(2007)建立了隧道边坡变形破坏机理的概念模型，并模拟研究了开挖后坡体变形特征； 向安田等(2008)研究了偏压连拱隧道强风化仰坡因施工而引起的失稳机制。这些研究主要针对于隧道进洞后隧道开挖与上方坡体滑移的互相影响。而对于隧道洞口处边、仰坡的稳定性及其破坏模式的研究还比较少，吴红刚等(2011)提出了基于“隧道-边坡体系”概念的变形机理分析方法，通过对开挖支护后隧道围岩和边坡的应力场、位移场及塑性区特征的分析，得出了隧道洞身开挖对上部边坡的影响规律，但并未讨论隧道开挖与洞口边坡的互相影响； 陈思阳等(2014)采用强度折减法，研究了不同开挖工艺下，大断面黄土偏压隧道对穿越边坡的稳定性影响，但并未考虑隧道洞口开挖对洞口处边、仰坡的影响。

因此，本文结合具体工程，针对坡积土高边坡浅埋偏压隧道洞口处边、仰坡的位移、应力、应变状态和变化过程进行研究分析，总结其滑移破坏模式，并对隧道开挖对边、仰坡稳定性的影响进行了研究，通过研究提出优化后隧道洞口施工方案，并在后续施工中取得了良好的效果。

1　工程概况

香山隧道位于湖北省襄阳市保康县，为麻竹高速公路的一座小净距偏压短隧道，全长388m，最大埋深约47.1m。隧址区属构造剥蚀低中山区，地形起伏较大，植被较发育。隧道进口斜坡较陡，约40°～50°。

隧址区区域上位于新华夏系第三隆起带与淮阳山字型西翼反射弧东段的复合部位，淮阳山字型西翼反射弧北西向至近东西向的褶皱带、断裂带斜贯全区，北部为青峰断裂带，南为荆当盆地，西为牛头山倒转复式向斜，东部为南漳断凹。新华夏系的北北东向构造带、北北西向构造带的断裂和槽地带符合于山字型构造带之上，构造较为复杂。

隧址区附近无明显的断裂构造迹象，出露基岩为志留系龙马溪组页岩(S11)，进口处岩层产状13°∠40°，出口处岩层产状210°∠85°。基于以上工程地质特点，香山隧道工程有如下特点和问题：

1.1地质条件差

香山隧道清边、仰坡开挖揭露的地质情况较差：地表坡积土覆盖层较厚，土体力学性能差，开挖后自稳能力弱，且下伏基岩主要为全强风化页岩地层，钻孔揭露30m深位置仍为强风化页岩：灰色，泥质结构，页理构造，裂隙较发育，岩心破碎，多呈碎屑，采取率为80%～85%。隧道地质条件复杂多变，不良地质种类繁多，不稳定斜坡和滑坡体、岩堆、崩塌等地质灾害广泛分布于主线区域内。

1.2进洞技术要求高

香山隧道进口段为小净距，左右幅中夹厚度为8.76m，左右幅开挖时互相影响明显。隧道轴线与山体斜交，洞口段偏压严重。在右幅进口段仰坡处存在一较大天然垭口，导致隧道洞口段埋深较浅，仰坡土体自稳能力差，在进行边、仰坡开挖时，易出现垮塌现象，加上施工时下处于雨季，边仰坡易出现大面积滑塌，给进洞施工带来了极大的难度。

因此，较差的地质条件和高边坡潜埋偏压的洞口地形特点导致香山隧道进洞困难较大。香山隧道山体与隧道位置图(图1)。

图1　隧道位置Fig. 1　The tunnel location

2　有限元模型及分析方案

2.1有限元模型

本文根据《麻竹高速宜城至保康段设计施工图》，主要针对隧道洞口边、仰坡和隧道洞口段，分别对原设计进洞方案和优化后的隧道进洞方案采用Midas GTS三维有限元软件进行分析。有限元模型如图2 所示。

图2　有限元模型Fig. 2　Finite element modelsa.原设计； b.优化后设计

计算模型在X方向(纵向)，前后边界距隧道洞口均大于5倍隧道开挖宽度，并在前后边界施加X方向的水平位移约束。在Y方向(横向)，左右边界距隧道边界均大于5倍隧道开挖宽度，并在两边施加Y方向的水平位移约束。在Z方向(竖向)，上边界取至地表面，为自由边界，下边界取至大于5倍隧道洞高处，并施加固定约束。

模型按照不同材料类别分别划分单元，并考虑边、仰坡由表至里风化程度的变化划分为3层土体。边、仰坡土体和围岩采用4节点四面体实体单元，边、仰坡喷护和隧道衬砌采用壳单元。计算采用摩尔-库仑屈服条件的弹塑性模型，初始荷载为岩土体的自重荷载。

为简化模型，减少计算过程中的工作量，并同时能够反映施工过程中的问题，隧道锚杆和边、仰坡锚杆折算入喷护混凝土和衬砌的强度，并根据《麻竹高速宜城至保康段香山隧道地质勘查说明书》，围岩及混凝土材料的参数如表1所示。

表1　模型材料参数表Table 1　Model material parameters

材料名称弹性模量E/MPa泊松比μ密度ρ/kN·m-3黏聚力c/kPa内摩擦角φ/(°)碎石土3000.4192020Ⅴ类围岩9000.35255047Ⅳ类围岩14000.322610050喷射混凝土280000.2025200055

表2　工况-施工进度表Table 2　Comparison of load case and construction progress

工况Lcase1Lcase2Lcase12Lcase14Lcase15Lcase32Lcase33Lcase34Lcase35Lcase52Lcase53施工进度原设计计算自重开挖第六层边、仰坡开挖第一层边、仰坡右洞挖进2m右洞衬砌支护2m右洞挖进20m右洞衬砌支护20m优化后设计计算自重开挖第六层边、仰坡开挖第一层边、仰坡右洞挖进2m右洞衬砌支护2m右洞挖进20m右洞衬砌支20m右洞挖进22m右洞衬砌支护22m右洞挖进40m右洞衬砌支护40m左洞挖进2m左洞衬砌支护2m左洞挖进20m左洞衬砌支护20m

2.2有限元模型分析方案

香山隧道采用台阶法开挖工艺施工，每个开挖步进尺为2m。具体施工工序如表2所示。其中边、仰坡开挖由上至下分别为第六至第一级。

由于右洞相对左洞而要，边、仰坡更为高陡，偏压更为严重，边、仰坡的危险性更高，因此在计算分析时，我们只考虑右洞边、仰坡的稳定情况。

计算分析中，边、仰坡各方向位移监测点的选取如图3 所示。

图3　监测点选取Fig. 3　Monitor points location

右洞原设计开挖方案如图4a所示，为暗挖法，在隧道轴线上依原始山体开挖边、仰坡形成成洞面，边仰坡坡度为1︰0.5，开挖土方量较小。缺点在于边坡与原始山体坡度变化较大，边坡处易产生应力集中，发生破坏，同时仰坡上部存在一较大天然垭口，导致仰坡处易产生滑移破坏。

图4　右洞边坡开挖示意图Fig. 4　Diagram of right tunnel slope excavationa.原设计方案； b.优化后方案

调整后的香山隧道优化进洞方案如图4b所示。具体方案为：(1)明挖明作，原设计右洞洞口仰坡处有一冲沟，对仰坡位移影响较大，因此采用明挖明作法施工，即把右幅位于冲沟至洞口的浅埋偏压段采取明挖。(2)左右洞边分层开挖防护，根据定位好的边仰坡开口线，从上而下分层进行边仰开挖及防护。香山隧道边仰坡最高处为60m，边仰坡分台阶进行开挖防护，每台阶高度为8m，坡度为1︰0.75，因此最高处为7级半台阶。优化后方案一方面将成洞面向山体内延伸，垭口段采用明挖回填，避免了仰坡处的滑移破坏； 另一方面放缓边坡坡度，并采用分层台阶法开挖喷护，能够有效限制边坡处的滑移趋势。

3　数值结果分析

3.1有限元模型合理性验证

图5为优化后设计右洞各断面拱顶累计沉降值曲线图，沉降最大值在距洞口20m处，计算沉降为17.78mm，实际沉降为24.13mm。由于模型计算并没有考虑爆破震动和施工对隧道稳定性的影响，因此计算值要略小于实际值。

图5　优化后设计右洞拱顶各断面累计沉降Fig. 5　Right tunnel vault’s accumulated subsidence with different distance to tunnel entrance of optimized project

图6为设计优化后右洞距洞口2m处隧道断面沉降变化曲线。由于未考虑爆破震动和施工对隧道稳定性的影响，实际沉降值大于计算沉降值。

图6　优化后设计右洞洞口断面沉降Fig. 6　Right tunnel vault’s subsidence with different load case at tunnel entrance of optimized project

3.2原设计数值结果

各位移曲线横坐标所代表的在边、仰坡上的位置如图3 所示，以下不再赘述。

3.2.1右洞洞口边坡位移特征

图7和图8 分别为不同工况下右洞边坡Y方向(横向)位移和Z方向(竖向)位移。由图6 和图7 可知：右洞边坡最大Y向位移发生在坡体前缘距原点40m处，约为32.9mm。Y向位移沿前缘向后缘逐渐减小，沿坡顶至坡脚逐渐减小。且第1、2和3级边坡开挖时位移增幅较大。右洞边坡最大Z向位移位于坡体前缘距原点30m处，约为12.5mm。Z向位移沿前缘向后缘逐渐减小，沿坡顶至坡脚逐渐减小。且第1、2级边、仰坡开挖时位移增幅较大。

3.2.2右洞洞口仰坡位移特征

图9和图10 分别为不同工况下右洞仰坡X方向位移和Z方向位移。由图8 和图9 可知：右洞仰坡最大X向位移位于坡体前缘距原点8m处，约为12.7mm。X向位移沿前缘向后缘逐渐减小，沿坡顶至坡脚变化不大，说明边坡滑移土体深度较大，将整个仰坡包含在内。位移受隧道开挖影响较大，位移最大点的隧道开挖后位移占总位移的57.1%。右洞仰坡最大Z向位移位于坡体前缘距原点12m处(即距前缘3m处)，约为10.9mm。Z向位移沿前缘向后缘逐渐减小，沿坡顶至坡脚变化不大。位移受隧道开挖影响极大，位移最大点的隧道开挖后位移占总位移的94.2%。右洞仰坡Z向位移主要受隧道开挖的控制，坡体最前缘由于埋深最浅，影响最大。随着隧道埋深增大，位移受隧道开挖影响逐渐减小。

3.2.3右洞洞口边坡力学特征

图11和图12 为右洞边坡最大、最小主应力图，主应力的分布主要受自重的影响，随着埋深而增加，而在边坡坡脚处出现了应力集中，且主要为压应力，最大值达1.21MP。尤其在隧道成洞面附近边坡的应力集中较为明显，已发展至坡体中部。图13 为右洞边坡最大剪应变图，可知边坡中部剪应变最大，数值为1.18E-2，且该区域向坡体内部延伸，从边坡中部至上部坡体已经形成贯通的区域，剪应变值均较大，存在潜在滑移面如图12 所示。可见，该边坡已经处于不稳定状态，边坡可能在潜在滑动面发生剪切破坏。现场施工也如所分析的一样，边坡在开挖后发生滑移破坏，如图17 所示。

3.2.4右洞洞口仰坡力学特征

图14和图15 为右洞仰坡最大、最小主应力图，在仰坡坡脚出现应力集中，表现为压应力，数值为1.01MP，图15 为右洞仰坡最大剪应变图，在仰坡中部剪应变最大，数值为5.51E-3，且向坡体内部延伸至坡体上部形成贯通面，存在潜在滑动面如图16 所示。然而这是在隧道未开挖时的状态，当隧道开挖后，坡体下部临空，导致坡体应力增大，剪应变突变，潜在滑移面可能发生滑动侵入隧道断面，而现场施工中正如所分析一样，仰坡在隧道开挖后产生滑动导致隧道衬砌受力开裂，如图18 所示。

3.2.5隧道洞口边、仰坡稳定性评价

对于隧道右洞边坡，Y向(横向)和Z向(竖向)位移为控制位移。两个方向位移较大且都发生在距边坡原点30～40m处。Y向和Z向位移都是边坡前缘最大，向后缘逐渐减小，与典型的牵引式滑移模式相吻合，即边坡前缘土体率先发生滑动并带动边坡后缘土体一起滑动。边坡力学特征分析也证明了这一点，边坡前缘剪应变值最大，同时向坡体内部延伸，坡体前缘可能率先发生破坏并带动坡体内部土体沿潜在滑移面发生滑移破坏。同时，第1、2级边坡开挖对位移影响较大，隧道开挖对右洞边坡影响较小。

图7　边坡Y方向位移Fig. 7　Y displacement of slope beside tunnel

图8　边坡Z方向位移Fig. 8　Z displacement of slope beside tunnel

图9　仰坡X方向位移Fig. 9　X displacement of slope above tunnel

图10　仰坡Z方向位移Fig. 10　Z displacement of slope above tunnel

图11　边坡最大主应力等值线图Fig. 11　Max principal stress isogram of slope beside tunnel

图12　边坡最小主应力等值线图Fig. 12　Minor principal stress isogram of slope beside tunnel

图13　边坡最大剪应变等值线图Fig. 13　Maximum shear strain isogram of slope beside tunnel

图14　仰坡最大主应力等值线图Fig. 14　Max principal stress isogram of slope above tunnel

图15　仰坡最小主应力等值线图Fig. 15　Minor principal stress isogram of slope above tunnel

图16　仰坡最大剪应变等值线图Fig. 16　Maximum shear strain isogram of slope above tunnel

对于右洞仰坡，在X向(纵向)和Z向(竖向)位移值均较大。沿X向前缘位移最大，向后缘逐渐减小，仰坡前缘的剪应变值最大，且向坡体内部延伸，有牵引式滑动的趋势。隧道开挖对仰坡的稳定性影响极大，隧道开挖后位移占仰坡总位移的50%以上。因此仰坡很有可能在隧道进洞后发生滑塌，原隧道进洞方案需要优化，以保证隧道施工安全。

3.3优化后设计数值结果

3.3.1右洞洞口边坡位移特征

图17和图18 分别为不同工况下右洞边坡Y方向位移和Z方向位移。由图11 和图12 可知：右洞边坡最大Y向位移发生在坡体前缘距原点60m处，为12.5mm。Y向位移沿前缘向后缘逐渐减小，沿坡顶至坡脚位移有起伏。边坡位移受隧道开挖影响较小。右洞边坡最大Z向位移位于坡体前缘距原点45m处，为3.7mm。Z向位移沿前缘向后缘逐渐减小，沿坡顶至坡脚位移有起伏。边坡位移受隧道开挖影响较小。

3.3.2右洞洞口仰坡位移特征

图19和图20 分别为不同工况下右洞仰坡X方向位移和Z方向位移。由图13 和图14 可知，右洞仰坡最大X向位移位于坡体前缘距原点45m处，为3.5mm。X向位移沿坡体前缘距原点35～45m处距隧道拱顶最近，地表最薄，因此位移较大。X向位移沿前缘向后缘变化较小，沿坡顶至坡脚位移变化较小，略有增加，说明潜在滑移面距地表较深，坡体为整体位移。右洞仰坡X方向位移受隧道开挖影响较大，最大位移点处隧道开挖所产生的位移约占总位移的69.2%。右洞仰坡最大Z向位移位于坡体前缘距原点35m处，为1.9mm。Z向位移沿前缘向后缘有增大趋势，沿坡顶至坡脚位移有减小趋势，且位移受隧道开挖影响较大。

图17　边坡Y方向位移Fig. 17　Y displacement of slope beside tunnel

图18　边坡Z方向位移Fig. 18　Z displacement of slope beside tunnel

图19　右洞仰坡X方向位移Fig. 19　X displacement of slope above tunnel

图20　右洞仰坡Z方向位移Fig. 20　Z displacement of slope above tunnel

图21　边坡最大主应力等值线图Fig. 21　Max principal stress isogram of slope beside tunnel

图22　边坡最小主应力等值线图Fig. 22　Minor principal stress isogram of slope beside tunnel

图23　边坡最大剪应力等值线图Fig. 23　Maximum shear strain isogram of slope beside tunnel

3.3.3右洞洞口边坡力学特征

图21和图22 分别为优化后设计方案边坡最大、最小主应力等值线图，由图可明显可出，坡脚处的应力集中得到了明显的改善，在最大主应力图中坡脚处的应力集中现象已不明显，在最小主应力图中，坡脚虽然依然存在应力集中，但量值有所减小，仅为0.81MP。图23 为优化后设计方案边坡最大剪应力图，优化后剪应力状态与原设计方案相比已有明显改善，最大值仅为3.87E-3，较之原设计明显减小，且较大值范围均较小，不存在从坡体前缘连通至坡顶的潜在滑移面。说明优化后设计方案改善了洞口边坡的应力应变状态，限制了其滑移破坏的趋势。

3.3.4右洞洞口仰坡力学特征

图24和图25 分别为优化后设计方案右洞仰坡最大、最小主应力等值线图，由图可知，原设计方案中仰坡坡脚的应力集中已得到改善，没有明显的应力集中区域，最小主应力值为0.83MP，较之原设计明显减小，同时由图26 仰坡最大剪应力等值线图可知，最大剪应变值仅为约1MP，且不存在剪应变较大值贯通的区域。说明优化后设计方案对改善仰坡稳定性是有效的。

图25　仰坡最小主应力等值线图Fig. 25　Minor principal stress isogram of slope above tunnel

图26　仰坡最大剪应变等值线图Fig. 26　Maximum shear strain isogram of slope above tunnel

3.3.5原设计和优化后设计边仰坡稳定性对比

为了更为直观的说明优化后隧道进洞方案的可行性和合理性，将原设计和优化后设计的边、仰坡位移分别绘于图27 和图28。其中图例“原设计”为原设计模型中工况Lcase32的位移曲线，图例“优化后设计1”和“优化后设计2”分别为优化后设计模型中工况Lcase32和Lcase52的位移曲线图。

由图27 可知，对于隧道右洞边坡，主要位移方向为Y向和Z向。Y向位移最大值为原设计的38.1%，且最大值位置距右洞洞口相比原设计远20m左右，隧道施工对边坡稳定性影响较小。Y向位移沿坡顶至坡脚变化较小，不存在位移突变坡造成的岩体破坏现象。Z向位移最大值约为原设计的25.1%。

由图28 可知，对于右洞仰坡，优化后设计的X向和Z向右洞仰坡位移明显小于原设计，坡体较原设计更为稳定。且位移从坡顶到坡脚变化较小，边坡为整体变形状态。

由原设计方案和优化后设计方案的力学特征分析可知优化后设计有效改善了应力集中现象，应力应变量值也有所减小，同时原设计中边、仰坡处出现的贯通潜在滑移面在优化后只出现前边、仰坡前部，不在向内部坡顶贯通。

图27　右洞边坡位移对比Fig. 27　Displacement comparison of slope beside tunnel

图28　右洞仰坡位移对比Fig. 28　Displacement comparison of slope above tunnel

综上所述，优化后的隧道右洞进洞方案所造成的边、仰坡位移远小于原设计，且边、仰坡位移变化较为平缓，不存在位移突变情况，坡体处于较稳定的状态。应力应变状态也得到了有效地改善，说明优化后设计方案是有效的。

在施工现场，前期进洞采用了原设计方案，正如文中所判断的一样，隧道洞口边仰坡各发生了一次滑塌(图29～图31)，严重影响了施工进度，并造成了巨大的经济损失。后来施工单位采用优化方案施工后，边仰坡处于稳定状态，隧道顺利安全进洞，如图32 所示。

图29　边坡滑坡Fig. 29　Landslide of slope

图30　仰坡滑移致衬砌开裂Fig. 30　Tunnel lining cracks caused beside tunnel by slipped of slope above tunnel

图31　仰坡滑移导致仰坡喷护开裂Fig. 31　Cracks of slope above tunnel

图32　隧道顺利进洞Fig. 32　Tunnel constructed successfully

4　结　论

通过对高边坡浅埋偏压隧道进洞施工方案优化，深入分析了洞口边仰坡在隧道进洞过程中的位移、应力、应变的变化趋势，为采取合理有效的进洞施工方案提供了技术支撑，并得到以下结论：

(1)对于有坡积土的隧道进口边、仰坡，开挖坡度与原始坡度突变会在突变出产生较大应力应变值，可能产生贯通的剪应变较大值区域，形成潜在滑移面，对隧道修建造成危害。

(2)坡积坡积土边、仰坡产生滑移时，位移前缘大，向后缘逐渐减小，应力集中发生在坡脚，应变较大值出现在坡体前缘，滑移模式类似牵引式滑移模式。

(3)对高陡边坡放缓其坡度并采用分层台阶开挖喷护可有效减小其位移并改善应力应变状态，消除应力集中现象，提高边、仰坡稳定性。因此，适宜的边坡坡形对边坡稳定性影响较大。

(4)隧道开挖对边坡位移影响较小，对仰坡位移影响较大。因此本隧道边坡的破坏发生在隧道进洞前，而仰坡的破坏发生在隧道进洞以后，破坏后导致隧道衬砌开裂，危害较大。

(5)隧道洞口浅埋段的冲沟对仰坡位移有较大的影响，对洞口仰坡的稳定性有不利影响。将冲沟到洞口的浅埋偏压段采用明挖法施工后有效的减小了仰坡的位移，增强了仰坡的稳定性。因此，适宜的仰坡坡形对仰坡稳定性具有重要影响。

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DEFORMATION MECHANISM OF SLOPE COVERED WITH CLINOSOL AT TUNNEL ENTRANCE AND ASSOCIATED EXCAVATION TECHNOLOGY IN NORTH HUBEI PROVINCE

DA Xiaowei①SHAO Zhushan①GAO Huaipeng②XU Peng②WANG Xinyu①SONG Lin①③

(①Xi′anUniversityofArchitectureandTechnology，Xi′an710055)(②ChinaFirstHighwayEngineeringCo.，Ltd.，Beijing100024)(③ChinaRailwayFirstGroupCo.，Ltd.，Xi′an710054)

The slope with colluvial soil near the entrance of tunnels has poor self-stability after excavation and is influenced by tunnel excavation. Therefore landslides can occur frequently， which can bring economic losses and endanger the safety of construction workers. This paper is based on Xiangshan tunnel and conduct three-dimensional finite element numerical simulation model on the basis of tunnel site topography and geology. It analyzes the changing processes of displacement and stress of slope near tunnel entrance and the influence of tunnel excavation to slope. Then， it optimizes the excavation scheme of tunneling. The research result shows that the abrupt change of gradient between excavation slope and original slope induces stress concentration and forms potential slip surface. Then， the tunnel excavation can impact greatly on deformation， stress and strain of front slope. Excavating slope in layers can effectively improve the stress-strain state of the slope. An appropriate shape of slope has a significant influence on stability of slope near tunnel entrance．

Tunnel entrance， Slope， Colluvial soil， Excavation

10.13544/j.cnki.jeg.2016.03.017

2015-02-09;

2015-05-13.

国家自然科学基金项目(10772143)，陕西省科技统筹创新工程计划项目(2013KTCQ01-16)资助.

达晓伟(1990-)，男，硕士，主要从事隧道与地下工程研究工作. Email: daveyda@sina.cn

简介： 邵珠山(1968-)，男，博士，教授，主要从事隧道与地下工程方面的教学与研究工作. Email: shaozhushan@xauat.edu.cn

TU43

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