1工程概况高寨塬隧道位于彭阳县红河镇何塬村，隧址区属剥蚀黄土丘陵地貌，隧道总长2 069 m，最大埋深约88 m。隧道围岩等级为Ⅴ级，采用三台阶预留核心土施工工法。隧道衬砌部分根据新奥法要求开展设计和施工工作，支护结构均是复合类型的衬砌，对浅埋、偏压段落采用超前支护的辅助施工措施以增强安全性[1-3]。隧址区进出口端及山体表层分布有第四系上更新统风积马兰黄土。隧道为黄土丘陵地貌，山高谷深，线路穿越湿陷性黄土地带，隧道内均为Ⅴ级围岩，围岩整体性和自稳能力差，极易坍塌、失稳、变形，隧道掘进安全风险极高。地下水主要为孔隙裂隙水，主要赋存黄土残塬沟壑地貌中上部的黄土层中，孔隙裂隙水对施工的影响为围岩体局部有滴水或小股渗流现象。2模型建立及相关参数选取2.1计算模型由于湿陷性黄土地质的复杂性与不确定性，考虑到勘查的范围与洞口地形，模拟高寨塬隧道进洞口边坡模型宽度为155 m，纵向长度为135 m。左、右洞顶山体高度分别为50 m、85 m。隧道双洞间距45 m，洞口的直径12 m。2.2材料物理力学参数根据高寨塬隧道工程地质勘查资料，物理力学参数如表1所示。10.19301/j.cnki.zncs.2024.04.039.T001表1物理力学参数名称弹性模量/MPa泊松比密度/（kg/m3）黏聚力/kPa内摩擦角/（°）表层黄土400.301 6202215湿陷性黄土420.321 8903226软塑黄土370.361 8703524古土壤450.281 98060182.3隧道施工过程模拟在建立模型的过程中，利用brick与radcylinder实体单元，对隧道的围岩及洞口边坡结构进行模拟，采用null（空模型）模拟开挖效果。每次开挖2 m，隧道开挖模拟进深为30 m[4]。2.4数值计算监测点数值模拟过程中，记录ZK234+740与YK234+740两个断面的围岩拱顶纵向位移、边墙水平位移和隧道右侧洞口的位置，开展相关的沉降分析工作，各个点间距20 m左右，对开挖施工工作产生的影响进行分析。3天然状态下隧道开挖施工模拟分析经过数值模拟分析，自然条件下仰坡表面监测点沉降记录如图1所示。10.19301/j.cnki.zncs.2024.04.039.F001图1自然条件下仰坡表面监测点沉降记录在施工工作不断开展的情况下，仰坡结构的表面位置可能会受到影响，出现沉降现象且程度逐渐提高[5]。在开挖2~6 m位置时，沉降的数值最高，随后开始减小，呈现出稳定趋势。坡面部分的位置最高沉降数据值是18.23 cm，发生在3号监测点，即开挖到30 m位置，证明在施工期间坡面部分的沉降程度较高，中间位置最大，其次是周围两侧的部分，最高沉降位置通常是发生在掌子面上部分，若不能科学合理进行加固支护，将会出现安全风险，所以必须要科学进行监测分析，采用有效的施工技术保证结构稳定性。2~4号监测的位置，沉降的数量是18.21 cm、18.22 cm、13.59 cm，均超出了10 cm，证明在自然环境中，开挖施工工作对仰坡结构的影响程度较高，对坡体造成了破坏性的影响，需要科学开展加固施工工作，促使工程的安全稳定施工[6]。4加固后隧道开挖施工模拟分析边坡防治目的在于控制其变形，应根据边坡地形、地质情况与隧道的相互关系，对洞口边仰坡进行加固处理[7]。可以采用锚杆注浆，挂钢筋网及表面喷浆方法，对边仰坡进行支护，增加仰坡软弱层土体的强度与稳定性。4.1地表沉降影响分析支护条件仰坡表面监测点沉降记录如图2所示。10.19301/j.cnki.zncs.2024.04.039.F002图2支护条件仰坡表面监测点沉降记录实际开挖施工期间，最初阶段洞口位置在施工操作不断进行的情况下，仰坡表面位置可能会发生沉降且程度会随着施工操作增加。随着沉降现象的不断发生，最初进入洞口开挖到深度2~6 m阶段，沉降程度最明显。随着施工工作的开展，沉降的数量开始减小，甚至出现平缓的现象。坡面位置的最高沉降值在7.55 cm左右，主要发生在2号监测位置，即开挖深度为20 m，证明在施工期间，坡面部分的沉降程度较高，中间位置最大，其次是周围两侧的部分，最高沉降位置通常发生在掌子面上部分，因此在施工期间需全面监测掌子面的位置，科学合理进行开挖施工技术的选择，改善坡面结构的可靠性、沉降的稳定性。1~4号监测位置最后的沉降量分别是3.97、7.55、6.25、2.59 cm，均未超出10 cm，证明在按照要求建设支护结构的状况下，洞口仰坡结构的加固效果较高，能够保证在施工期间的稳定性符合要求，提升整体工程施工的安全性。在开展支护施工工作的过程中，最高沉降的数据值与自然条件下的数据值相比降低了10.66 cm，约58%，证明在合理设置支护结构的情况下，能够保证仰坡结构的强度不断提升，稳定性有所增加。4.2洞口位移分析围岩内部位移量测点布置如图3所示。10.19301/j.cnki.zncs.2024.04.039.F003图3围岩内部位移量测点布置在数值模拟过程中，高寨塬隧道出洞口段在开挖后，检测两个洞口拱顶及拱腰处。左洞开挖过程拱顶沉降监测如图4所示，左洞开挖过程拱腰水平位移监测如图5所示。10.19301/j.cnki.zncs.2024.04.039.F004图4左洞开挖过程拱顶沉降监测10.19301/j.cnki.zncs.2024.04.039.F005图5左洞开挖过程拱腰水平位移监测右洞开挖过程拱顶沉降监测如图6所示，右洞开挖过程拱腰水平位移监测如图7所示。10.19301/j.cnki.zncs.2024.04.039.F006图6右洞开挖过程拱顶沉降监测10.19301/j.cnki.zncs.2024.04.039.F007图7右洞开挖过程拱腰水平位移监测洞口位置施工过程中，随着开挖操作不断执行，拱顶和中间部分会出现明显的变形及位移现象。在开挖深度不断增加的情况下，变形、位移的增加量逐渐平缓，证明在实际施工期间，围岩的结构逐渐平稳。工程项目的洞口拱顶位置、中间区域出现位移变形，主要是在初期施工期间，左侧的位置进入深度2~6 m和右侧洞口进入深度2~4 m的情况下，变形程度提升，左侧位置的拱顶最高变形数量增加到4.8 mm左右，左侧洞口中间位置最高变形的数量2.6 mm左右，右侧相对应的最高变形数量分别是0.23 mm和0.17 mm，证明在洞口位置的开挖施工期间，初期开挖对围岩结构的影响程度较高，变形程度大。因此在最初施工的过程中，需要严格控制进入洞口的操作安全，全面监测位移的情况，做好支护加固的相关工作。在实际施工过程中，洞口位置的位移现象、变形现象均是将拱顶部分的沉降作为主要表现，现进行左侧洞口的开挖严重高于现进行右侧洞口的开挖，因此在实际施工的过程中，应先完成右侧洞口的开挖施工工作，全面维护施工的安全性、平稳性，有效进行位移量的控制，保证施工工作的正常开展。5结语隧道进洞口位置若开展开挖施工工作，会使围岩结构、边坡结构受到一定影响，结构的应力也会重新分布。在洞口区域的拱顶和中间部分，变形位移现象十分明显，程度不断提升，开挖施工操作作用力的影响使之逐渐平缓。隧道初进洞时对周围岩扰动最大，洞口位移变形也最大，因此应及时进行洞口位移监测，保证进洞安全。隧道洞口段开挖过程中，隧道洞口边坡表面受影响且出现沉降，沉降随开挖增加而增大。在边坡的地面沉降中，初始沉降增量最大，随后逐渐减小趋于平缓，可以采用锚杆注浆、挂钢筋网喷浆等方法对边仰坡进行支护，增加其强度与稳定性。