起鳳山隧道為雙洞三車道連拱隧道。左右幅隧道起訖樁號為K4+915~K5+290,分界段全長375m,隧道最大埋深約48m。起風山隧道進口左側邊坡長約35m,邊坡斜長約28.5m,邊坡高約20m,邊坡坡率為1:1,巖體為全~強風化淺黃色砂巖夾泥巖,巖體松散。邊坡分三級臺階開挖,采用錨桿加框格梁加固。在起風山隧道左幅進洞口臺階開挖過程中,需要對洞口巖體進行清理和開挖,開挖對邊坡產生了擾動,隧道進口左側邊坡產生了較大的變形,日均變化速率大于10mm,第三級邊坡中部巖體向臨空面鼓出,產生滑移,第二級邊坡部分巖體向三級邊坡移動,邊坡處于不穩定狀態。受大理海東開發市政建設有限公司委托,我公司承擔了起鳳山隧道左側邊坡滑動面地質情況探測,確定滑動面的范圍和深度,為后期的治理措施提供依據,于2014年3月4日對起鳳山隧道進口左側邊坡的圍巖情況進行地質雷達探測。
2.檢測目的
通過地質探測,探測邊坡下方的工程地質、水文地質情況,確定滑動面的范圍和深度,為邊坡加固設計與施工提供可靠有效的地質資料,以進一步修正、完善設計,優化原設計方案。
3.檢測依據
(1)《公路工程地質勘查規范》JTGC20-2011;
(2)《公路工程物探規程》JTG/TC22-2009。
4.檢測原理和測線布置
地質雷達方法是利用發射天線向地下介質發射廣譜、高頻電磁波,當電磁波遇到電性(介電常數、電導率、磁導率)差異界面時將發生折射和反射現象,同時介質對傳播的電磁波也會產生吸收、濾波和散射作用。用接收天線接收來自地下的反射波并做記錄,采用相應的雷達信號處理軟件進行數據處理,然后根據處理后的數據圖像結合工程地質及地球物理特征進行推斷解釋,對邊坡下方的工程地質情況(圍巖性質、地質結構構造、圍巖完整性、地下水和溶洞等情況)做出預測,工作原理見圖1。
圖1 地質雷達工作原理示意圖
邊坡共分3級,每級2條測線,共6條測線,測線長為22.0~31.5m,邊坡探測剖面如圖2所示布置,本次使用設備為意大利IDS-RIS-K2探地雷達。檢測天線頻率為100MHz,點距0.10m,每道1024采樣點,時窗設置為550ns。
圖2 地質雷達探測剖面布置示意圖
5.邊坡地質情況
起風山進口左側邊坡照片如圖3,圍巖為淺黃色砂巖夾泥巖,全~強風化,屬軟巖,巖體節理裂隙發育,風化嚴重,巖體破碎呈松散狀態,遇水易軟化,圍巖完整性差,自穩能力弱。
圖3 邊坡巖體照片
6.地質雷達探測結果
地質雷達探測的典型波形圖見圖4.1~4.3所示,從圖中可以分析得出邊坡下方20m內雷達反射波的基本規律。
圖4-1 2#測線的雷達探測波形圖
圖4-2 4#測線的雷達探測波形圖
圖4-3 5#測線的雷達探測波形圖
7.結論及建議
7.1 結論
綜合地質勘察、地質調查和GPR探測情況,起風山隧道進口左側邊坡在隧道開挖過程中確實產生了滑動,滑動面的范圍和深度見圖5~7。
圖5 邊坡滑動面的方向
圖6 邊坡中部剖面滑動面深度示意圖
圖7 邊坡滑動面的范圍、深度示意圖
邊坡為牽引式滑坡,滑動面形狀為圈椅狀,底部長約20m,上部約5m,斜長18m。滑動面的面積約為280m2,一級邊坡的滑動面深度約為1.5m,二級邊坡約為9~12m,三級邊坡的滑動面深度約為14~15m,該邊坡屬于淺層滑坡。
滑坡產生的原因是由于巖體風化強烈,層間結合力差,受節理裂隙和風化影響,巖體呈松散狀,隧道開挖后,邊坡底部臨空面解除約束,應力產生釋放,底部邊坡向臨空面移動,巖體從框格梁中鼓出,引起上部巖體移動,所產生的牽引式滑坡。
7.2 建 議
(1)巖體風化程度高、節理裂隙發育,結構面呈不利組合,層間結合力差,遇水易軟化和泥化,圍巖呈松散狀態,巖體的自穩能力差,隧道下部開挖和邊坡底部清渣時會導致邊坡的移動和變形,邊坡在未完全處理好和加固完成之前,應停止隧道施工開挖。
(2)邊坡局部框格梁和巖土體產生分離,未起到良好的加固效果,反而增加了巖土體的自重,不利于邊坡的穩定。應采用聯合的加固措施對邊坡進行加固,邊坡應采用大直徑、長距離注漿剛花管進行巖體加固或錨索加框格梁的形式進行加固,加固深度應超過滑動面深度3~5m,底部采用抗滑樁或鋼筋混凝土重力式擋墻進行加固。