1 引言

内蒙古自治区位于我国北侧边疆，平均海拔1000m左右，东西跨度大，山地和丘陵占自治区总面积的35%～40%，年平均降雨量小于300mm～400mm，属于半干旱区域。在气象水文条件、地质条件和人类工程建设等综合因素作用下，该地区地质灾害频发[1-4]。近年来，随着我国高速公路和高铁轨道线路的大范围铺设，隧道建设成为交通工程中重要项目，但是，内蒙古自治区的地质因素对隧道的开挖易造成支护结构变形较大、塌方、涌水、衬砌受冻破裂等潜在隐患。本文通过对自治区半干旱区域隧道工程性质进行分析，总结出重视隧道工程中的工法、排水措施、防冻措施等一系列问题，对今后该地区隧道建设提出指导建议。

铁：为预防缺铁性贫血，妊娠期每天铁的推荐摄入量为：孕早期20毫克，孕中期24毫克，孕晚期29毫克。保证每天摄入红肉100-150克，每周摄入1-2次动物血和肝脏，每次20-50克。

2 半干旱地区隧道建设技术现状及工程特性

早期，因为隧道断面小，所以隧道工程大部分由全断面开挖后再进行支护。现代交通发展迅速，大跨度大断面隧道层出不穷，传统的工法无法满足隧道沉降变形等要求。自新奥法诞生以来，现代隧道遵循边开挖边采用锚杆、混凝土钢架等支护的原则，取得了较好效果。

在山区丘陵地带，隧道开挖主要是暗挖方式。现代隧道开挖工法主要有台阶法、CD法、CRD法、双侧壁导坑法、七步台阶法等。工法的选择取决于断面跨度、工程地质条件、施工进度安排等因素。内蒙古自治区地处高原，由于构造运动和风化剥蚀作用，造成山体破碎围岩较多。高原上碎屑岩、软硬相间的砂岩、砾岩分布较广。山区主要分布变质岩，其中节理裂隙发育较活跃。地表主要以第四纪土质松散堆积物为主。对于隧道工程来说，该地区岩土工程力学性质较差，围岩等级较低，易出现地表塌陷、拱顶塌方等事故。所以在修建三车道以上大断面隧道时一般采用CRD法、双侧壁导坑法和七步台阶法较多。

  

图1 工程事故

根据相关资料显示，自治区地质灾害发生与该地区降水量有密切关系。如滑坡、崩塌、泥石流等。另一方面，从自治区已发生的各种地质灾害调查[5]来看，50%以上是由人类工程活动引起的，例如采矿和道路修建等。内蒙古自治区所处的半干旱地区，年降水集中在夏季的7月～9月[6]。冬季严寒使岩土中水分发生冻结，来年春融时期解冻后岩土层风化裂隙较发育活跃，为渗流水提供了通道，所以不论是集中的降水还是春融渗水，半干旱地区的水对隧道工程的影响不可小觑，围岩中渗流水的存在对隧道整体稳定性产生不利影响。

水的作用方式主要分为两部分[7]，一是水压力（包括静水压力和动水压力）的变化引起孔隙裂隙的变化和岩体整体的变形；二是内部孔隙压力的存在改变岩体本构模型进而影响其变形。对于岩土体这类摩擦性材料来说，孔隙水压力的存在，使固体颗粒间有效应力下降，围岩产生松动和变形。隧道开挖造成原本渗流场变化，渗流水向开挖临空区的涌入对围岩和支护结构产生附加渗流力。在水的作用下，地应力和孔隙水压力综合作用引起隧道上覆岩土层层重度增加，还可能造成围岩发生破裂和软化，加大围岩变形，支护结构受力也会增加。对于存在地下水和处于降水影响的地理环境中，必须遵循结合防水、排水、堵水多种措施。在自治区内修建的隧道，一般多采用超前小导管注浆，减小围岩渗透系数和孔隙率来达到防水作用。通过在初期支护和二次衬砌之间设置的防水层来防止渗漏，同时在隧道内部两侧设置排水沟，以防隧洞内大面积积水。

本次模拟隧道开挖工法采用双侧壁导坑法，一个完整断面分六次开挖完毕。假设在有水的条件下，岩土体还处于饱和状态；无水条件下，岩土体处于完全干燥的理想状态。

对冬季气温较低的严寒地带，隧道施工前对该地段冻结线进行监测和调查，隧道断面布置和开挖尽量在冻结线以下进行。为防止隧道衬砌结构受到冻胀的危害，采取的主要措施是采用抗冻性强的混凝土材料，在衬砌上铺设隔热层，保持隧道支护结构上的温度稳定。

在实际施工中，隧道在不同地段开挖采用CRD法和双侧壁导坑法，由于气候环境影响和围岩软弱工程地质条件差，隧道存在塌方、大变形、洞口边仰坡失稳、冻害隐患。该隧道开挖引起上覆围岩大面积松动，因为围岩自稳能力差，产生较大松动压力和应变位移（如图1），在施工中是出现事故。工程事故的出现具有一定规律性，由于混凝土结构能承受较大压应力，但是其抗拉强度一般只有抗压强度的1/10，隧道混凝土支护结构在前期出现拉裂和破碎，随后拱顶出现大面积塌方。塌方的同时地表出现较大沉降，出现裂缝，对周边环境造成很大不良影响。

3 工程实例

在内蒙古半干旱气候和地质地貌综合作用下，内蒙古地区隧道工程有两大特点，一是隧道开挖处于软弱围岩环境，易形成围岩大变形塌方等；二是工程易受地下水降水条件影响。本文就内蒙古自治区集宁至呼和浩特某高速公路隧道工程实例来分析这两种因素的影响。

结合素质教育的要求和现状，在农村小学语文教学中尤其是作文教学中，我对学生作文能力培养有所发现，也有所感知：单单依靠教材照本宣科，学生写作往往平淡无奇、较为刻板，例如看图作文、编童话故事等；但是若通过活动、游戏、动手实践等，学生写出来的东西往往有滋有味，童趣横生。如围绕有趣活动安排的习作，听着音乐写作。但我从他们每日写的日记中发现，学生的世界色彩斑斓，可爱有趣，就连我也被吸引住了。原因显而易见，有时老师出的题目学生无物可写，学生爱写的老师却往往视而不见。日记却完全不同，写作很自我，不受任何束缚。结合这些使我感到，要想提高学生的作文能力，就得放手发展，让学生自主写作。

民俗旅游的开发，其本质是通过旅游的形式，促进民俗文化的传承，且以此带动地区经济发展，而开发者大多将经济作为重点，将文化传承放在一边，因此，在民俗旅游项目开发时，政府必须明确其开发目的，并对民俗文化的开发及资源保护做出正确的指示，而对于已经成型的且不符合标准的，要严令整改，进而保证民俗旅游项目的民族性。

4 数值模拟分析

4.1 CRD法开挖分析

自媒体之所以爆发出如此大的能量，原因在于其传播主体的多样化、平民化和普泛化。随着教育信息化进程的加快，“三通两平台”工程的加快建设，数字校园指日可待，学校德育理应充分利用数字化校园工程平台，借助自媒体，开辟学校德育的新路径，开发出具有现代特色符合德育认知论的德育课程，其中德育微课程是一个非常不错的选择。

 

表1 围岩物理力学参数

  

岩体类型 密度/kg·m-3粘聚力/MPa内摩擦角/°体积模量/MPa剪切模量/MPa渗透系数/cm·s-1粉土层漂卵石层砂岩层初期支护1800 2000 2200 2500 0.05 0.08 0.12-20 25 30-5.0 12.5 268.0 16.7×103 1.7 5.8 137.0 12.5×103 1.31×10-5 2.20×10-2 3.95×10-4-

  

图2 CRD法开挖过程中应力变化云图

综合分析得到，分部开挖时断面之间成环可以消减拉应力数值。断面开挖完毕后的拉应力主要集中在隧道左半圈，原因是先开挖的左上下部分对围岩扰动较大，所以在施工时可以适当加强隧道左半圈的支护层厚度或者采用较高强度混凝土以防出现拉裂破坏。因为隧道上部开挖时拱顶位移易出现大幅度增长，所以在进行第一步和第三步施工时，一定要做好超前支护和监测等措施，及时预防拱顶出现垮塌。

  

图3 拱顶沉降

对拱顶左右两侧进行监测，绘制断面开挖过程拱顶沉降累计曲线（如图3所示）。研究发现，左拱顶沉降在第一步开挖增长最大，右拱顶是在第三步开挖增长最大，占总沉降的50%左右。断面开挖完毕后，左右拱顶沉降差别不大。

在FLAC 3D中，每个单元体受最大最小主应力，其中正应力为拉应力，负应力为压应力。由于混凝土抗拉易出现拉裂破坏，所以在CRD法开挖过程中，重点监测初期支护上最大主应力。图2为完整断面开挖的四个步骤，为较好显示初期支护受力状态，在云图中移除掉了中隔墙单元。在第一步开挖后，初期支护上最大拉应力值为0.62MPa；第二部分开挖后，最大拉应力出现在拱底部，左上部分最大的拉应力下降到0.58MPa；第三部分开挖后，拱顶处拉应力发生突变，由0.36MPa增至0.53MPa，涨幅近47%；第四步断面开挖完毕后，最大拉应力为1.02MPa，主要集中在左拱顶、左拱腰和左拱底处。

4.2 降水对位移的影响

根据现场记录，隧道事故频发时期集中在七月份，正值一年中降水较多时期。现场测定岩土层中含水率较困难，为运用数值模拟中的流固耦合[8-9]功能研究水对隧道开挖的影响，分别在无水和有水条件对隧道开挖计算，对比分析拱顶位移，地表沉降等重要指标（如图4）。

该隧道跨度为14m，高12m，根据国内外工程积累经验及相关规范记载，3车道及以上隧道属于大跨度隧道。隧址区上覆为第四系全新统冲积成因（Q4al）粉土、碎石、更新统冲积成因（Q3al）砾砂、碎石、卵石、漂石等，下伏基岩为第三系（E3）砾岩、砂岩、砂砾岩等，岩层物理力学参数较低，属于弱质围岩。

为更好地研究该高速公路隧道在开挖过程中应力情况与位移变化，运用有限差分法软件FLAC 3D对其进行开挖模拟，通过现场勘测与查阅资料，该隧道围岩物理力学参数如表1，初期支护采用混凝土和钢架综合作用方式。隧道断面按实际工程方案设计，埋深40m，处于砂岩层中，采用交叉中隔墙法（CRD）进行开挖，一个断面分四次开挖完毕。

1997年，孟晚舟继续研读学业，在华中科技大学取得会计硕士学位，回到了华为的财务部门。根据华为官网的介绍，此后，孟晚舟建立了全球统一的华为财务组织，还历任华为国际会计部总监、华为香港公司首席财务官、账务管理部总裁。

通过对比隧道断面竖向位移发现，隧道在无水条件下拱顶最大沉降为11.2mm，但是在有水条件下拱顶处沉降增长至25mm，且发生较大位移形变，即在云图中显示深色的区域更大。对隧道开挖拱顶沉降进行动态监测分析（如图5）发现，无水条件下，双侧壁左右导坑开挖时即开挖第五步之前，中部核心土上方围岩几乎无沉降；考虑水作用后，核心土开挖前上部便已累计10mm沉降，占最终沉降的50%。这是因为，隧道开挖造成地应力场与渗流场的综合扰动，渗流作用下引起未开挖岩层产生较大位移累积。这就要求在岩土层中富水条件下，要及时布设超前支护和加强锚固措施，防止待开挖区域发生失稳。

  

图4 拱顶沉降对比

  

图5 隧道竖向位移

  

图6 地表沉降对比

地表最大沉降出现在隧道中轴线上方，轴线两侧地表沉降随距离增大而减小。由于隧道深埋，无水条件下地表沉降较小，最大值只有2mm左右。但在有水条件下，最大沉降增至14mm。由图6明显看出，在岩土层饱水情况下地表沉降增幅较大，说明地表的塌陷事故与降水有密切关系。

5 结语

①自治区半干旱气候影响下，弱质破碎围岩和集中降水是隧道工程面临的主要问题。弱质围岩自稳能力差，集中降水将会进一步削弱围岩稳定性，会导致隧道出现拱顶塌方、地表塌陷等事故。

②隧道分部开挖过程中，先行开挖部分初期支护易出现较大拉应力集中，断面上半部分开挖会直接导致拱顶沉降大幅增加，可适当增加先行开挖断面支护层厚度，并要做好超前支护措施。

那天，许元生再次送如芸回家，如芸没有像往常那样装没看见，她径直走到他面前，说：“咱们分手了，你不用再送我了。”这次，许元生并没有乖乖地听她的话，“等以后有人送你了，我就不来了。”

③在弱质饱水的围岩条件下，拱顶沉降和地表位移较无水情况下增长较大。最终大变形的出现是一个累计过程，已开挖部分对待开挖部分扰动较大。所以要重点加强隧道防排水作用，在降水集中时期要做好隧道关键点的位移应力实时监测，及时发现和预防工程事故。

参考文献：

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[2]内蒙古自治区地质环境监测院.内蒙古自治区地质环境调查报告[R].呼和浩特：内蒙古自治区地质环境监测院，2003.

[3]侯俊林，王海波.内蒙古自治区地质灾害形成条件与发育特征[J].西部资源，2012，（03）：85-89.

[4]邵生俊，杨春鸣，焦阳阳.湿陷性黄土隧道的工程性质分析[J].岩土工程学报，2013，35（9）：1580-1589.

[5]侯俊林，庄晓玲，刘怡敏.内蒙古自治区地质灾害与地质环境的关系分析[J].灾害学，2013，28（3）：66-72.

[6]黄建平，冉津江，季明霞.中国干旱半干旱区洪涝灾害的初步分析[J].气象学报，2014，72（6）：1096-1107.

[7]杨天鸿，唐春安，徐涛.岩石破裂过程的渗流特性[M].北京.科学出版社，2004.

[8]吉小明，王宇会.隧道开挖问题的水力耦合计算分析[J].地下空间与工程学报，2005，1（6）：848-852.

[9]吉小明，王宇会，阳志远.隧道开挖问题中的流固耦合模型和数值模拟[J].岩土力学，2007，28（增）：379-384.