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user: 3. 试验结果分析 开挖卸载和降雨是影响类岩堆体隧道边坡变形和稳定性的重要因素。本研究通过模型试验对隧道边坡开挖和降雨下的变形特征进行了深入研究，并与实际情况进行了对比分析。 图3. 试验布置 图4. 试验监测布置图。(a) 监测点；(b) 照片 Table 2 Key stages of model tes 关键节点 时间点(h) 关键节点 时间点(h) 试验初始状态 0 模拟降雨 26.7 开始开挖第一步 0.1 开挖到第六步 30.6 开始开挖第二步 0.4 模拟降雨 32.3 开始开挖第三步 0.7 开挖到第八步 50.4 开始开挖第四步 1.0 模拟降雨 51.4 开始开挖第五步 1.3 模拟降雨 59.2 开始模拟循环降雨 17.2 停止试验 74.2 表2. 试验全过程关键节点 3.1. 地表位移 3.1.1. 开挖条件下地表位移 1) 水平位移随时间变化规律 模型试验过程中，类岩堆体隧道边坡在开挖到设计高程并稳定一段时间的整个过程中，边坡地表三个水平位移测点的水平位移量随着时间的先后顺序变化的曲线如图5所示，其中，X1、X2和X3分别表示坡体上方三个断面地表处水平测点，本文中以向坡体内侧位移(向右)为正，以向坡体上方位移(向上)为正，如图5中位移布设示意图中坐标系方向所示。 试验结果表明，隧道边坡分步开挖，开挖断面以上边坡地表的水平位移是逐渐增大的。开挖前面四步内，每步开挖对边坡水平位移的影响程度基本相同；但是第五步开挖完后，坡体地表的水平位移变化量相对于前四步有比较明显的增大。但是总体而言，地表的水平位移值并不大。其中，水平测点X1发生向坡体外侧的位移，而水平测点X2和X3出现了向坡体内侧的位移，这与一般土质边坡的变形规律不同，主要是由于受类岩堆体边坡开挖的影响，坡体内应力发生了调整，类岩堆体边坡内土石结构发生复杂的变化，测点X2和X3附近的块石可能发生顺时针的微小转动，从而导致地表X2和X3处的地表位移朝向坡体内侧。这也说明了类岩堆体边坡的变形规律具有其特殊性。在开挖到设计高程并稳定一段时间后，地表处的水平位移基本趋于稳定，地表的水平位移最大值为0.17 mm。 图5. 地表水平位移随时间变化关系曲线 2) 竖向位移随时间变化规律 类岩堆体隧道边坡在开挖到设计高程并稳定一段时间的整个过程中，模型试验中边坡地表三个竖向位移测点的竖向位移量随着时间的先后顺序变化的曲线分别如图6所示，其中，Y1-1、Y-1和Y3-1分别表示坡体上方三个断面地表处三个竖向测点。 从图6中关系曲线可以看出，类岩堆体隧道边坡分步开挖，上部边坡地表的竖向位移也是逐渐发展的。竖向测点Y3-1的位移向下，而竖向测点Y1-1和Y2-1出现了向上的位移。这同样是因为受边坡开挖的影响，坡体内应力发生了调整引起的。地表的竖向位移值不大，在边坡开挖到路面设计高程后，还需要较长一段时间后才能趋于稳定。在边坡开挖到设计高程并稳定一段时间后，地表的竖向位移最大的仅为0.14 mm。 图6. 地表竖向位移随时间变化关系曲线 3.1.2. 降雨条件下地表位移 降雨对类岩堆体边坡具有较大的影响，试验中模拟了降雨对地表位移的影响。 1) 水平位移随时间变化规律 由图7的试验结果可以看出，开始对边坡位移有一定的影响，但是相对于降雨而言非常小。在循环降雨的过程中(对应开始时间点为17.2 h)，隧道边坡地表发生了较大的水平位移，其位移变化曲线呈台阶状，且在每次降雨过后都会有较大位移发生。降雨结束后稳定一段时间，再次进行降雨模拟(对应于26.7 h)，边坡仍然发生较大的地表水平位移，且随时间的发展而增加。在随后进行的开挖和降雨模拟过程中，发现边坡地表水平位移的变化规律与前面开挖过程的规律基本相同，只是在量值上有所不同。 图7. 地表水平位移随时间变化关系曲线 然而，从整个时间历程内的地表水平位移随时间变化关系曲线可以看出，开挖对边坡地表水平位移的影响相对较小，而降雨对开挖后的边坡的地表水平位移的影响则非常大；每次降雨过后，边坡都会发生较大的水平向位移。在本试验结束时，地表处的水平位移基本趋于稳定，其中，地表水平位移为X3处的最大，为1.39 mm；X2处的其次，为0.98 mm；X3处最小，为0.92 mm。这说明了开挖及降雨过后，靠近边坡处的水平位移越大，远离开挖坡面处的水平位移越小。 2) 竖向位移随时间变化规律 从图8中关系曲线可以看出，类岩堆体岩堆边坡地表竖向位移的变化规律与地表水平位移的规律基本类似。在每次模拟降雨过后的一段时间内，地表处的竖向位移都在不停的发展，并没有逐渐趋于稳定的趋势，说明降雨对岩堆边坡坡体竖向变形的影响是显著的。降雨过后，在短时间内边坡的竖向变形速率减小幅度很小，其主要原因是，雨水的下渗导致类岩堆体边坡坡体逐渐趋于饱和，类岩堆体体发生了不同程度的软化，使得其强度有所降低，更容易被压缩；而且雨水下渗过程中带动夹杂于岩块间的细小土体颗粒向下运动，使得上部岩土体发生位置调整，类岩堆体在重力及地表下渗水渗透力的作用下逐渐趋于密实；同时，岩土体软化和雨水渗透是一个渐进的过程，需要较长的时间才能完成，从而导致竖向位移不断发生，位移量逐渐增大。在本试验研究中，地表最终竖向位移为Y3-1处的最大，为3.29 mm；Y2-1处次之，为1.98 mm；Y1-1处最小，为1.82 mm。不难看出，越靠近隧道口边坡处的地表竖向位移越大，越远离开挖坡面处的地表竖向位移越小。 图8. 地表竖向位移随时间变化关系曲线 3.2. 深部位移 3.2.1. 开挖条件下深部位移 类岩堆体隧道边坡在开挖到设计高程并稳定一段时间的整个过程中，试验中隧道边坡坡体中间部位三个竖向位移测点的竖向位移量随着时间的先后顺序变化的曲线分别如图9所示，其中，Y1-2、Y2-2和Y3-2分别表示坡体中三个断面中部三个竖向测点。 从图9关系曲线可以看出，边坡开挖对坡体中间部位的竖向位移有一定的影响，其中，对离开挖边坡较近的测点Y3-2的影响较大，对远离边坡的测点Y1-2和Y2-2的竖向位移影响相对较小。 图9. 深部竖向位移随时间变化关系曲线 试验中边坡坡体深部靠近基岩处三个竖向位移测点的竖向位移量随着时间的先后顺序变化的曲线分别如图10所示，其中Y1-3、Y2-3和Y3-3分别表示坡体中三个断面深部靠近基岩面处三个测点的竖向位移值。由图10可知，类岩堆体隧道边坡下部靠近基岩面的竖向位移的变化规律与对应的类岩堆坡体中部三个竖向测点的规律基本相同，其中深部竖向位移最大值分别为0.31 mm和0.11 mm。 图10. 深部竖向位移随时间变化关系曲线 然而，很明显类岩堆体隧道边坡受开挖扰动后，其坡体中块石和土体的应力与变形比较复杂。虽然无法通过肉眼直接观测到岩堆边坡内土石的细微变化规律，但是从位移变化规律可以推测类岩堆体边坡内土石在受到扰动后的运动轨迹是随机的；岩块可能同时存在平移和转动的运动模式，导致岩堆边坡内各点的位移规律性并不强。但是，从宏观的角度而言，对于整个隧道边坡，开挖对边坡附近坡体的位移影响较大，越靠近边坡处的水平位移和竖向位移一般越大，越远离开挖坡面处的水平位移和竖向位移越小。地表位移一般大于深部位移，且坡体的竖向位移大致随坡体深度的增加而减小。 3.2.2. 降雨条件下深部位移 类岩堆体隧道边坡在开挖及模拟降雨的整个施工过程中，边坡坡体深部竖向位移测点的竖向位移量随着时间的先后顺序变化的曲线分别如图10所示。 图10表明，开挖对边坡深部紧贴基岩处竖向位移的影响相对较小，而降雨对开挖后的边坡深部紧贴基岩处竖向位移的影响则非常大；每次降雨过后，边坡深部都会发生相对较大的竖向向位移。试验结束时，测点Y1-2和Y2-2处的竖向位移基本趋于稳定，而测点Y3-2处的位移还在进一步发展。 综上，开挖和降雨对类岩堆体隧道边坡坡体表面处的影响较大，而越往深处，影响相对越小。竖向位移随深度增加而减小的主要原因是雨水的下渗导致类岩堆材料的软化及土颗粒的下移，使得越往类岩堆体深部的岩土体越密实，而埋深越浅的地方岩土体的结构越松散，从而使得埋深越深压缩量越小。整体而言，类岩堆体隧道边坡地表和深部的水平及竖向位移量不大，也没有出现位移突变的情况，但是隧道边坡上部类岩堆还是有一个整体的向下位移趋势，而且，越靠近地表变形量相对越大。