大连理工大学网络高等教育
本 科 生 毕 业 论 文（设 计）
题 目：四沟隧道口工程滑坡事故分析及处理
层 次： 专科起点本科
专 业： 工程管理
年 级： 年 季
学 号：
学 生：
指导教师：
完成日期： 2022年4月29日
内容摘要
随着我国城市规模的迅速发展，交通体系的不断扩大，高速公路、铁路等基础设施的建设也进入快速发展的时代。在庞大的交通体系中，隧道工程占据着举足轻重的地位。在穿越山区时，隧道不但可以裁弯取直缩短线路，大大节约了运营时间，而且可以减少对路线周围环境的破坏，更加合理的利用地面空间。但是，在城市化的高速发展过程中，各种自然灾害的发生强度及频率也随着人类自身对环境的破坏而加剧。本文结合在建的十白隧道的四沟隧道出洞口边坡失稳问题，重点分析了隧道出洞口滑坡工程事故的产生机理、事故的产生经过，并且提出了在滑坡后针对洞口地质情况采取的科学合理的整治措施等。
关键词：工程事故；隧道口滑坡；处理措施
目 录
引 言
伴随着我国城市规模的迅速发展，交通体系的不断扩大，高速公路、铁路等基础设施的建设也进入快速发展的时代。在庞大的交通体系中，隧道工程占据着举足轻重的地位。在穿越山区时，隧道不但可以裁弯取直缩短线路，大大节约了运营时间，而且可以减少对路线周围环境的破坏，更加合理的利用地面空间。但是，在城市化的高速发展过程中，各种自然灾害的发生强度及频率也随着人类自身对环境的破坏而加剧。中国约 70%的国土面积为山地地形，在穿越山区的铁路和公路建设中，需要建设大量的隧道。从分布区域上看，在我国北部多山地区、东南及西南丘陵地区和更复杂的西部高原地区都需要修建隧道来加快各城市间的交通规模建设。但是隧道穿越不良地质时最容易产生滑坡地质灾害，滑坡的失稳严重危及人民的生命和财产安全，因此滑坡引起隧道病害的问题一直是隧道及地下工程界的一个重要研究内容。滑坡是指在边坡上的大量岩土体在受到地下水影响、雨水冲刷、地震、人为因素等多种因素的影响下，在自身重力的作用下产生剪切破坏，沿着土体中薄弱滑裂面发生整体下滑。在公路、铁路穿越不良地质条件的地层、山体时，造成隧道边坡失稳的原因有很多且它们相互影响，关系复杂。总体来说有内在因素和外在因素两种类型。
隧道边坡的失稳是一种危害非常大的地质灾害，已经引起了各国学者对于滑坡研究的重视，现在各国的研究方向主要包括：滑坡稳定性分析方法的研究、隧道-滑坡体系的研究、滑坡灾害整治与防范措施等相关研究。
在进行边坡工程施工前，工程的设计方案、工程选址、施工方案等重要问题都与边坡的稳定性密切相关，所以寻找合适的分析方法进行稳定性分析就显得尤为重要，同时分析模型的选取也决定着稳定性分析结果的准确程度。如果计算模型过于复杂，那么计算必然需要很多的参数，不仅求解困难，而且有些参数很难取得，便丧失了其实用价值。若计算模型过于简单，则无法真实的反映边坡的真实状态。边坡的稳定性分析对于判断滑坡等地质灾害发生的可能性并提前做出预测有很大的帮助。目前，前人研究中已经提出的研究方法有：定性分析法、定量分析法和人工智能法。
（1）定性分析法
主要主要有图解法、工程地质类比法、自然历史分析进程法、专家系统等。工程地质学家根据工程地质勘察资料，分析影响边坡稳定性的原因、失稳机制及破坏方式；对已经发生破坏的边坡的成因进行分析，结合过往工程经验，对边坡的稳定性状况及趋势进行评价和预测。
（2）定量分析法
主要有极限平衡方法和数值分析方法。这种方法根据力学相关原理，做滑坡体滑动力（矩）及抗滑力（矩）的定量计算，确定滑坡体的安全系数 k，对边坡进行稳定性分析而判定滑坡体的稳定性。极限平衡法是根据不同的假定以及滑动面的形态来确定边坡稳定性，具体方法有瑞典圆弧法、Fellenius 法、毕肖普条分法、普遍条分法、Morgenstern-Price法等。数值分析方法主要有有限单元法、界面元法、离散单元法、不连续变形分析法 DDA、快速拉格朗日分析法。其中有限元法是目前使用最广泛的一种数值分析方法，这种方法的分析优势是部分地考虑边坡岩土体的不连续性，而不是像极限平衡法那样将滑坡体过于简化为刚体计算。
早在 20 世纪五六十年代，我国山区铁路建设时期，就经常出现隧道洞口边坡失稳的现象。但是由于当时人们的关注和研究内容主要是工程中路基出现的病害，而隧道建设处于起步阶段，病害不明显，因此并未引起研究人员的关注。直到 20 世纪 90 年代，我国山区交通规模的不断扩大，隧道所占比例明显增加，大量的隧道进出口段坡体出现失稳现象逐渐引起人们的重视。根据隧道和滑坡的位置关系对隧道-滑坡体系进行研究，分析体系的类型和变形破坏模式成为人们的主要研究内容。依托国内典型的工程实例，建立滑坡-隧道体系的地质力学模式有 3 种主要类型：滑坡-隧道平行体系、滑坡-隧道正交体系和滑坡-隧道斜交体系。
由于滑坡产生的条件、影响因素、运动机理的多样性、多变性和复杂性，使其较难预测，其整治费用数额也很巨大。因而，滑坡引起隧道病害一直是世界各国研究的重要地质工程问题。滑坡研究源于20世纪20年代的瑞典，在第二次世界大战之前，世界各国对于滑坡的研究仅限于长期的观察，并没有进行其产生原因、机制的研究，而只是片面的、小规模的观察研究。1945年之后，随着世界各国交通系统的发展，对于滑坡的研究也更加深入。其中，瑞典、挪威、前苏联开始深入研究滑坡的产生原因及进行相应的整治措施研究，并根据实际工程总结归纳工程经验，发表了相关内容的论文。
美国学者K·Terzaghi在20世纪50年代发表的《滑坡机理》的论文里系统地阐述了滑坡产生的过程、原因、在某些工程中的表现和稳定性评价方法。在澳大利亚—新西兰的区域性土力学会议上，做了许多研究滑坡土的强度特性有关的报告。1954年9月，在瑞典的斯德哥尔摩召开全欧第一届土力学会议，会议中共有23篇报告提到了滑坡处理问题。世界上第一本全面叙述滑坡防治的专著《滑坡与工程实践》，详细介绍了防护治理边坡的方法。“国际减灾十年活动”开展的20年来，防治滑坡灾害的研究进一步扩展和深入，逐渐朝着轻型化、小型化方向发展。20世纪五六十年代，我国对于滑坡的主要研究内容是进行滑坡资料的收集与分析和滑坡破坏机制的研究。整治措施常用的方法是排除地表及地下水，填土反压并设置挡土墙进行支挡。
随着隧道工程实践的积累与发展，自六十年代起，我国边坡工程研究重心开始向工程地质状况方面转移。70 年代，我国边坡研究的重心移向地质力学的分析和研究。整治措施上开始着重于支挡为主的思想。自 1980 年以来，我国关于滑坡的研究发展更加迅猛，根据国内大量滑坡治理的工程经验，进行岩土体边坡变形破坏模型的建立，并提出了以岩体板裂结构理论为基础的边坡岩体溃屈破坏模型，充分发挥动态监测对边坡稳定性分析的作用。
总体来说，本文分为五大部分。第一部分，工程概况，对工程基本情况、事故情况进行了概述。第二部分是事故原因分析，首先分析了四沟隧道的工程水文地质条件，然后分析了边坡坡面形态及规模、边坡稳定性计算和评价以及施工过程中存在的隐患。第三部分是事故处理，主要分析了滑坡治理方案以及实施效果。第四部分是同类事故的预防措施，主要研究了隧道工程的预加固技术、预加固技术的作用机理和设计理念。第五部分是结语。
1 工程概况
1.1 工程基本情况
湖北省十堰至白 河 （ 鄂 陕 界 ） 隧 道 是 福 州 — — 银 川 隧 道 的 一 部 分 ， 在 其 湖 北 段 。 该 隧 道 不 但 是 我 国 的 隧 道 网 （ 7 9 1 8 网 ） 中 非 常 重 要 的 一 个 重 要 的 组 成 的 部 分 ， 而 且 还 是 湖 北 省 的 “ 六 纵 五 横 一 环 ” 公 路 的 主 骨 架 的 关 键 组 成 的 重 要 路 段 。 该 工 程 从 湖 北 省 十 堰 市 的 汉 江 街 办 茅 坪 村 ， 相 接 于 已 经 开 始 营 运 的 福 银 隧 道 十 漫 段 （ 福 银 隧 道 K 1 4 + 9 6 0 附 近 ） ， 此 外 设 置 茅 坪 枢 纽 同 福 银 隧 道 连 通 ； 终 点 与 十 堰 至 天 水 隧 道 陕 西 省 相 接 ， 该 路 线 全 长 达 到 了 5 8 . 2 9 9 k m ， 如 图 1 - 1 所 示。
图1-1 十白隧道位置
公路路线区处在湖 北 省 西 北 部 ， 山 体 呈 尖 棱 状 — — 浑 圆 状 线 形 延 伸 ， 山 势 非 常 陡 峻 ， 沟 谷 切 割 相 对 较 深 ， 高 差 非 常 大 。 路 线 区 处 在 秦 岭 褶 皱 系 的 东 段 ， 南 秦 岭 印 支 冒 地 槽 褶 皱 带 （ 也 就 是 南 秦 岭 构 造 带 ） 二 级 构 造 单 元 ， 南 秦 岭 褶 皱 系 由 武 当 复 背 斜 、 金 鸡 岭 复 向 斜 、 襄 枣 断 陷 、 随 应 复 背 斜 以 及 北 大 巴 山 — — 随 南 复 向 斜 共 五 个 三 级 构 造 单 元 构 成 的 ， 路 线 走 廊 带 处 在 武 当 复 背 斜 和 金 鸡 岭 复 向 斜 的 范 围 之 内 。 主 要 的 断 裂 有 如 下 几 个 ： 蒋 家 院 — — 转 头 沟 韧 — — 脆 性 剪 切 带 、 花 果 断 裂 以 及 方 滩 — — 黄 龙 滩 断裂。
