大型隧洞洞脸高边坡岩体稳定性分析与处理措施

徐虎城

1 工程概况

某大型隧洞施工支洞长度达6.00 km以上，纵坡11.50%，进洞明槽长度225.00 m，开挖断面为马蹄形，洞径8.60 m，上覆岩体厚度约10 m。位于剥蚀丘陵区内，海拔高程1 150～1 200 m，地形起伏不大，一般高差10～20 m，基岩大多裸露，主要为戈壁荒漠地貌。地层岩性主要为角闪安山玢岩、辉石安山玢岩及厚层状结构凝灰质砂岩，岩石坚硬。

2 洞脸边坡地形条件描述

2.1 结构面发育特征

洞脸开挖边坡完成上半洞清渣后，揭露岩体有断层和裂隙。断层：F301断层分布于洞室轮廓线右外侧，略呈舒缓波状，总体产状50°NW∠72°，走向与洞轴线近于平行，倾向洞内，倾角72°，断层破碎带宽度5～30 cm，主要由片状岩组成，夹泥厚度1～3 cm，在融雪水或雨水渗入时夹泥呈软塑状。在断层上方1～2.5 m宽度范围为影响带，裂隙相对较发育，岩体呈10～30 cm大小的岩块，岩块间有泥膜充填。依据平切图分析，若洞室全断面开挖，在进洞10 m范围内，断层从洞口向洞内切割洞右壁岩体厚度为0～4 m，其中，在洞底附近对断层形成切脚开挖，在洞顶右侧角附近切割岩体最大厚度为3.5～4 m。

岩体节理裂隙中等发育，主要有3组：（1）NEE组：产状 65°SE∠23°，一般长度3～5 m，间距0.4～1.5 m；（2）NNW组：产状351°NE∠28°～48°，一般长度2～6 m，间距0.5～1.2 m；（3）NE组：产状47°NW∠21°，一般长度2～5 m，间距0.8～2 m；除以上3组裂隙外，还有部分随机裂隙。各组裂隙面多平直、闭合无充填，少量裂隙充填岩屑、薄泥或泥质薄膜。在3组裂隙切割下，岩体呈次块状-块状结构，一般块体大小0.4～0.8 m（见表1）。

表1 洞脸边坡结构面特征表

2.2 洞脸及洞拱稳定分析

在洞脸及洞拱顶附近发育3条较大裂隙，洞室轮廓线右外侧分布有F301断层，断层、裂隙与开挖的洞室临空面组合在洞顶、洞脸上方及右侧形成了不稳定结构体。……