高速公路隧道拱部溶洞内孤石柔性防治动力分析

石珏胜，胡 伟，胡 洲

0 引言

高速公路隧道在施工和运营过程会出现多种地质灾害［1］，拱顶溶洞内孤石受水渗流、动载荷等因素影响而滑落的地质灾害由于其发生频率较小而被忽视。目前，对高速公路隧道周边溶洞的研究主要体现在两个方面:①分析顶、底部不同大小、不同距离的溶洞分布对隧道围岩稳定性的影响［2，3］;②确定底部溶洞的顶板安全厚度［4］，而关于隧道拱顶溶洞内孤石破坏的报道极少，针对这种孤石滑落对支护结构造成的破坏进行防治的有关文献还未发现。

工程上对隧道施工过程中遇到的溶洞依据其不同位置采取不同处理方法，拱部以上溶洞视其岩石破碎程度采用喷锚支护加固溶洞壁，加设护拱及拱顶回填的办法处理，图1为拱顶溶洞采用喷锚支护、浆砌片石及混凝土套拱的联合处理方式，是一种典型的刚性处理方式，显然未考虑溶洞内可能存在的孤石滑落时形成的动载荷对隧道初期钢拱架支护的破坏［5～7］，同时，这种处理方式工程量大，造价高，尤其在溶洞不明的情况下施工时存在较大风险性。

本文采用铁丝网和中砂藕合方式替代隧道拱部溶洞的刚性处理方法，通过建立实体模型，改变中砂层厚度、铁丝网的规格及溶洞孤石载荷大小，来模拟分析溶洞内孤石滑落撞击后作用于砂层与钢拱架间的接触压力的变化规律，以保障隧道在施工及运营期间的支护结构安全。

图1 隧道拱部溶洞刚性处理

1 试验模型简介

常张高速公路狗子滩隧道在处理溶洞的施工过程中出现了拱顶溶洞内的孤石砸坏钢拱架的现象［8］。……