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浅埋傍山隧道是隧道建设过程中常见的偏压隧道，围岩与洞顶边坡的稳定性是制约公路建设发展和保障交通安全的重要因素。高速公路浅埋偏压隧道冒顶是公路建设中常见的地质灾害，这将严重地威胁施工和技术人员的安全，影响施工进度，同时也会增加资金投入。
本论文以诸(暨)-永(嘉)高速公路台州段对坑1号隧道为依托，在现场调查基础上，利用已有的勘察与试验资料，运用工程地质分析、力学分析与数值模拟分析等方法对偏压隧道冒落失稳机理进行深入研究。同时，提出冒落区的治理措施，并利用现场监测资料评价治理效果。本研究能为偏压隧道冒落防治提供理论基础；能指导现场施工及时采取有效的支护措施，从而有效地避免冒落事故的发生。
本论文主要研究内容及方法如下：
(1)通过对隧道所在区地质资料收集和现场地质调查，查明气象水文、区域地质概况和隧道工程地质条件，分析对工程区产生影响的断裂、地层、水文地质、以及不良地质等地质条件。同时，对隧道冒落区现场进行详细的调查，查明隧道冒落部位的工程地质、水文地质、以及工程施工情况等。
(2)根据隧道冒落区的地质条件，建立其地质模型，分析冒落发生的各种影响因素，主要利用工程地质分析法、传统力学原理分析法和数值模拟分析法研究偏压隧道冒落机理。在偏压隧道冒落机理研究过程中，首先应用工程地质分析法对隧道冒落机理进行初步分析；然后利用传统力学原理建立隧道项板的力学模型，进行力学分析，得出岩层顶板的应力分布情况，分析隧道顶板破坏的力学机理；最后通过数值模拟方法对隧道开挖前后岩土体应力、应变和塑性区进行分析，寻求隧道顶板破坏、失稳与冒落的机制。通过以上方法，系统地揭示偏压隧道冒落机理。
(3)分析隧道冒落区的治理方法，并为其提出合理的治理方案。隧道冒落治理完成后，建立冒落区围岩压力监测系统量测隧道围岩压力值。然后，利用回归分析方法对监测数据进行处理和分析，根据最小二乘法得出围岩压力的拟合曲线。最后，对拟合曲线进行分析评价，利用其预测围岩的最终稳定压力，评价治理效果，论证冒落治理方案的可行性和安全性。
通过研究，主要结论如下：
(1)洞顶岩体松软、破碎，强度很小，厚度较薄，故不能承受急剧增大的周边应力，也不足以使其自稳；地表水下渗增加了洞顶岩体承受的荷载，同时对围岩起侵蚀软化作用，使围岩强度降低；施工爆破的扰动效应会导致围岩中已有裂缝累积性地扩展，使岩体松动和更加破碎；因偏压作用，洞室左上部顶板受到右上部岩土体斜向下的挤压作用，使该部位岩层顶板更易向隧道弯曲折断。综上，隧道开挖后左上部围岩开始向隧道内临空面回弹变形。待其变形量超过一定限度，则会出现移动、折断和坍塌，进而不断使上部岩土体塌落形成冒落漏斗。
(2)岩梁顶板中间段下部受拉、上部受压，而且下部受拉区所占的横截面面积较小。即使梁受轴力作用而使梁的最大拉应力变小、最大压力值变大，但岩体抗压强度远小于抗拉强度，故岩梁整体上仍表现为折断破坏。隧道顶板左上部位因为岩体埋深比较浅，呈强风化，故岩体的强度较右上部低，隧道顶部岩体破坏从此处开始。
(3)在初始应力状态下，冒落段所在斜坡应力分布表现出典型的斜坡应力分布特征，斜坡稳定。隧道开挖后，洞顶出现了较大的拉应力区和应力集中区。偏应力作用明显，应力和位移表现出明显的不对称性，上部岩土体有向隧道左上部滑移和挤压的趋势，同时隧道左上部岩石项板出现向洞内的鼓胀变形。这表明该处围岩变形明显，稳定性差，易失稳。洞顶塑性区主要分布于隧道左上部冒落处，分布范围较大，岩土体形成贯通的塑性区，直至地表。隧道左上部的位移和应力是洞周最大值区域。围岩潜在不稳定区域主要集中在洞顶左上部位。
(4)围岩压力监测点压力值开始变化较大，一般都在20～30天后趋于稳定，主要是该阶段处于喷射混凝土逐渐固结和围岩应力重新调整过程；压力值在8月15到9月4日之间发生微小波动，主要是因地表及塌陷坑施工时的扰动所致；治理工程完成之后，围岩长期处于稳定状态。围岩压力稳定后，监测压力值最大约为160kPa；各监测点围岩压力值明显地表现出隧道偏压现象。拱项压力值最大，约为160kPa；其次为埋深稍大的右拱肩，压力值约为155kPa；再次为拱脚和左拱肩部位压力值较小。
(5)各监测点围岩压力值随时间的分布规律基本符合指数函数曲线；压力值开始变化较快，逐渐变慢，并不断趋近于函数极值a。
(6)左洞继续掘进以及右洞开挖后，洞顶边坡和隧道支护结构未发生过大变形和破坏。这说明隧道冒落的治理方案、施工方法和支护参数是基本适宜的。初衬与围岩之间的接触压力得到了较好的控制。冒落治理有效地克服了山体偏压，其治理效果较好。
本论文特色在于：1)对隧道地质资料进行详细的收集和冒落区现场进行详细的调查，建立隧道冒落的地质模型；2)采用多方法和多角度研究冒落机理。首先根据地质模型从工程地质角度对冒落过程和原因进行定性分析，然后建立力学模型和数值模型对冒落进行定量分析。3)提出了一套切实可行，并行之有效的冒落治理效果的评价方法。利用回归分析方法对监测围岩压力进行处理和分析，根据最小二乘法得出监测围岩压力的拟合曲线，预测围岩的最终稳定压力，评价冒落治理效果。