0序言
隨著我國社會和經(jīng)濟的發(fā)展，越來越多的鐵路工程修建于黃土地區(qū)。由于工程地質(zhì)條件、水文地質(zhì)條件及人為等因素影響，隧道施工過程中易出現(xiàn)各種各樣的地質(zhì)災(zāi)害，其中隧道洞口邊坡失穩(wěn)便是隧道施工中常見的地質(zhì)災(zāi)害之一。由于隧道洞口的安全關(guān)系到隧道能否順利進洞并進行安全施工，是隧道施工中的重中之重，因此，隧道洞口的邊仰坡安全一直來都受到了隧道工程師們的極大關(guān)注，并采用了各種方法對隧道洞口的邊仰坡進行安全評價，并作出合理的設(shè)計與施工方案。由于修筑在黃土地區(qū)的隧道有其特殊性，不象巖石那樣具有較好的完整性，且易受地表水或地下水的影響，因此，洞口的坡體在隧道施工中易出現(xiàn)失穩(wěn)等地質(zhì)災(zāi)害問題，一旦發(fā)生，輕則使工期延長，造成經(jīng)濟上的損失，重則造成人身安全等事故。因此，在施工過程中，對洞口的仰坡和邊坡，特別是高陡坡體進行專門的穩(wěn)定性分析、評價、預(yù)報等具有重要的意義。這些工作有利于業(yè)主及施工單位及時采取相應(yīng)措施進行處理，并對處理效果進行檢驗，從而保證隧道的施工安全和運營安全。
1國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
世界各國都很重視對隧道洞口段邊坡穩(wěn)定性的研究，各國規(guī)范中都有針對隧道洞口段設(shè)計、施工的專項條文，對邊坡穩(wěn)定的分析已有比較成熟的理論和方法。概括起來，可分為定量的理論計算方法和定性的分析評價方法兩大類。
早在十九世紀中葉，西方國家就開始了對邊坡穩(wěn)定性的研究，形成了極限平衡理論體系。隨著現(xiàn)代數(shù)學(xué)、巖體力學(xué)、土力學(xué)等的發(fā)展，邊坡穩(wěn)定性的理論計算方法也進一步完善。張悼元、王士天等對斜邊坡穩(wěn)定性分析的理論計算方法進行了匯總，認為主要包括剛度極限平衡計算法、彈塑性理論計算法、破壞概率計算法、變形破壞判據(jù)計算法等五大類定量的方法。近年來，隨著計算機技術(shù)的發(fā)展及相關(guān)軟件的開發(fā)，有限元法（FEM）、有限差分法（FDM）等數(shù)值計算分析方法得到了進一步的改進和完善，分析評價的結(jié)果也更加切合工程實踐。
定性分析法是一種以穩(wěn)定性地質(zhì)判別標志為基礎(chǔ)的地質(zhì)分析法，工程地質(zhì)類比法，又稱地質(zhì)比擬法就是其中最常用到的定性分析方法。它在對天然邊坡的穩(wěn)定性及以建工程邊坡的穩(wěn)定性進行統(tǒng)計研究的基礎(chǔ)上，與待建工程邊坡的各種條件進行對比，從而確定其穩(wěn)定性的方法。其主要內(nèi)容有自然成因歷史分析法、因素類比法、類型比較法等。除工程地質(zhì)類比法以外，邊坡穩(wěn)定的定性分析方法還有圖解法、赤平投影圖法、諾模圖法、邊坡巖體質(zhì)量評分法法、工程地質(zhì)專家系統(tǒng)法等。隨著模糊數(shù)學(xué)理論、灰色系統(tǒng)理論、可靠度理論等引入邊坡穩(wěn)定性評價，國內(nèi)外對邊坡穩(wěn)定性的評價已不限于單一一種理論或方法的運用，而是朝著多種方法綜合運用的方向發(fā)展。
1.1隧道洞口段邊坡穩(wěn)定性研究
隧道洞口段一般處于受地表水侵蝕嚴重、風化裂隙發(fā)育的斜坡面上，加上在洞口段隧道埋深往往較淺，結(jié)構(gòu)上部巖土體難以形成承載拱，所以洞口仰坡地表坡面容易受拉開裂、經(jīng)地表水侵入，其穩(wěn)定性就很難得到保證。隧道洞口段經(jīng)常是引起坍塌、構(gòu)筑物開裂破壞的地段之一。因此，洞口段邊坡的穩(wěn)定性是隧道設(shè)計和施工時必須認真對待的問題。
由于隧道洞口段邊坡的穩(wěn)定性與洞門的結(jié)構(gòu)形式、位置、埋深、地層巖性及洞口段施工方法等眾多因素有關(guān)，而傳統(tǒng)的極限平衡計算方法對這些因素的模擬就顯得無能為力了，所以數(shù)值模擬法將越來越多的應(yīng)用于隧道洞口段的邊坡穩(wěn)定性研究中。從目前的發(fā)展趨勢來看，三維模型、非線形并考慮動態(tài)施工工藝、地震荷載等的數(shù)值模擬法將是今后用于隧道洞口邊坡穩(wěn)定性研究的主要手段。目前，對于隧道洞口段邊坡的穩(wěn)定性研究己有了很多方法和成果，但針對于黃土邊坡，最合理的洞門位置及其對洞口邊坡穩(wěn)定的影響程度大小的研究還很不夠充分，這是亟須解決的關(guān)鍵性問題之一。
1.2地震條件下邊坡穩(wěn)定性研究
地震荷載是一種典型的動荷載，其性狀和靜荷載有較大不同，因此其研究方法和靜荷載的研究方法有較大不同，從工程應(yīng)用的角度，可以通過一定的近似關(guān)系將地震荷載視為動荷載，這就是擬靜力法。
自20世紀60年代有限元法用于土壩地震反應(yīng)分析以來，特別是20世紀90年代中后期，伴隨著計算機技術(shù)和計算力學(xué)的高速發(fā)展，有限元法及其它數(shù)值模擬法在邊坡地震穩(wěn)定性分析中獲得了深入的研究和廣泛的應(yīng)用。目前，對邊坡地震穩(wěn)定性分析常采用的數(shù)值方法有有限元法、離散元法和快速拉格朗日元法；對于邊坡的穩(wěn)定性評價所采用的判定指標有安全系數(shù)和永久位移兩種，從查閱的國內(nèi)外文獻來看，國內(nèi)以安全系數(shù)為主，國外以永久位移為主。我國學(xué)者也在永久位移方面作了一些探討，并取得了一定的研究成果。全面比較各支護方式下高邊坡的地震穩(wěn)定性、提出提高邊坡地震穩(wěn)定性的措施是亟須解決的問題。
2.問題與展望
以往對邊坡穩(wěn)定性的研究主要集中在各種巖石上，如風化巖等，針對黃土地區(qū)隧道洞口邊坡穩(wěn)定的研究甚少；以往對邊坡的研究主要是集中在穩(wěn)定性分析上，從邊坡失穩(wěn)機制分析、穩(wěn)定性評價、施工關(guān)鍵技術(shù)等系統(tǒng)、綜合考慮洞口邊坡的穩(wěn)定性研究成果較少。應(yīng)具有針對性地研究黃土地區(qū)隧道洞口的邊坡穩(wěn)定性，并系統(tǒng)地通過現(xiàn)場實體工程，采用室內(nèi)外試驗和數(shù)值仿真相結(jié)合的方法，系統(tǒng)研究洞口段邊坡失穩(wěn)機制分析、評價其穩(wěn)定性，并提出相應(yīng)的施工關(guān)鍵技術(shù)，為工程實踐提供理論依據(jù)。
以后研究的重點方向和總體思路可概括為以下幾點：
?。?）在對黃土地區(qū)鐵路邊坡穩(wěn)定性研究現(xiàn)狀調(diào)研的基礎(chǔ)上，結(jié)合工程實體，通過傳感技術(shù)（在工程實體埋設(shè)應(yīng)力、應(yīng)變傳感器），輔以數(shù)值方法，采用定性與定量分析相結(jié)合的方法。
?。?）對黃土地區(qū)鐵路邊坡，特別是隧道洞口邊坡失穩(wěn)機制和穩(wěn)定性進行認真分析和評價后，
（3）提出黃土地區(qū)隧道洞門位置的選擇原則和洞口施工工藝的控制措施，為提高施工安全性和降低工程造價提供理論依據(jù)。
?。?）通過編制可操作性強的施工指南，為黃土地區(qū)鐵路設(shè)計和施工提供理論依據(jù)和參考。
參考文獻
[1]王哲，石豫川，柴賀軍，萬國榮.山區(qū)鐵路邊坡巖體結(jié)構(gòu)特征及其對邊坡穩(wěn)定性影響淺析[J].地質(zhì)災(zāi)害與環(huán)境保護，2004（2）
[2]李育樞，高廣運，李天斌.偏壓隧道洞口邊坡地震動力反應(yīng)及穩(wěn)定性分析[J].地下空間與工程學(xué)報，2006，2（5）
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