1.国家铁路集团武广高铁公司湖北武汉430212；
2.中国石油大学（北京）北京昌平100061
摘要：本文将针对岩溶隧道特征以及大断面高速铁路岩溶隧道信息化施工监控测量进行详细的分析，其目的是研究出大断面高速铁路岩溶隧道信息化施工优化和数值模拟方案。
关键词：高速铁路；岩溶隧道；信息化监控测量；数值模拟
岩溶隧道施工是高速铁路隧道施工当中最为重要的地质灾害，在此基础之上很多中外学者都积极针对高速铁路岩溶隧道开展的调查。本文将针对大断面高速铁路岩溶隧道信息化施工和数值模拟进行详细的分析。
1、岩溶隧道特征现状
在诸多实践和研究结果的基础上，发现高速铁路岩溶隧道的主要特征便是溶洞、土洞发育，并且在溶洞、土洞发育的过程中，一般以竖向溶蚀发育为主，局部发育溶蚀深槽，溶洞的分布在纵向层面变化相对较大。针对土洞的特点来说，其主要分布在上覆土和下伏基岩接触的位置，研究者针对不同隧址区的岩溶发育特点进行了详细的研究。针对地表岩溶形态以及低下岩溶形态的分布进行了分析，并且提出了地表岩溶一般会呈现出溶蚀洼地、落水洞、竖井等发展趋势。针对岩溶地下水的主要来源以及化学特征、发育趋势等内容进行了分析，发现了其实际特征与隧道开挖过程中的突水突泥现象有着重要的关系，并且岩溶地下水是造成隧道突水突泥最为重要的影响因素。
2、大断面高速铁路岩溶隧道信息化施工监控测量
2.1、信息化施工监控测量任务
监控测量工作可以结合实测数据来掌握围岩和支护系统的力学动态，以便于为实际施工工作打下良好的基础，并对险情及时开展相应的补救【1】。在实际开展信息化施工监控测量的过程中，主要的任务有以下几点。其一，通过观察和测量的手段分析围岩和支护结构，合理安排施工的各项程序环节，及时开展意见反馈、修改设计参数。其二，详细测量支护结构应力，及时掌握隧道各项支护信息动向，结合数据分析结果修改隧道支护系统各项内容。其三，严格分析、计算、判断信息化施工监控测量结果，并进行预测。反馈信息应该保障施工安全和支护衬砌的稳定性。其四，严格把控隧道施工检测各项内容，将相应的手段和经验运用到类似的隧道工程当中，作为施工的；理论根据。
2.2、信息化施工监控测量内容
信息化施工监控测量必须要详细按照设计文件当中的地质资料内容，结合施工方法和衬砌参数，详细分析施工现场、施工内容的各项环节和内容。信息化施工监控测量的测量内容主要是针对围岩地址情况、围岩形变情况进行监测分析。详细了解支护衬砌工作状态，针对洞内地质、支护情况、周边位置的位移、拱顶下沉、地表下沉、边坡稳定相、锚杆拉拔力等内容进行监测。
3、大断面高速铁路岩溶隧道信息化施工优化和数值模拟方案
3.1、创建信息化施工和数值模拟模型
在创建模型时，必须要严格按照隧道铁路施工的实际情况构建相应的模型。某隧道工程的现场施工条件为，隧道模型深度为30m、跨径14m、高度11m、溶洞直径3m、距隧道边缘约7m、隧道两边各取3倍跨度、隧道底部需要取的3倍洞高到模型下边界【2】。结合该隧道施工的实际情况，制定出了相应的数值模拟模型，其实际模型网格如图1。
图1（某隧道工程信息化施工数值模拟模型）
在一般情况之下，隧道工程模型一般会利用摩尔、库伦模型等内容进行模型搭建，锚杆以及钢结构拱架会利用线弹模型。根据隧道工程的实际情况分析，各个材料的取值为：体积规模1.5GPa；剪切模量0.55GPa；内摩擦角24°；站粘聚力100KPa；抗拉强度45KPa；水泥浆加固圈的周长为2m。
针对该隧道工程信息化施工数值模拟方案来说，溶洞存在的位置存在差异，所以在开展溶洞方案模拟的过程中，一般会针对单个溶洞、两个溶洞、三个溶洞、四个溶洞开展分别模拟的手段开展模拟，并且结合上下台阶开挖的手段进行施工。其模拟的步骤一般按照“初始平衡——开挖溶洞——再次平衡——位移初始化——开挖上台阶——支护、平衡分析——开挖下台阶——支护、平衡计算”等顺序开展方案模拟。
3.2、隧道工程信息化施工数值模拟结果分析
在隧道工程模型建设的过程中，数据结果分析效率直接影响着施工建设的各项内容。其一，针对围岩应力模拟结果分析。结合图2来看，围岩最大主应力云图情况显示出隧道拱顶与拱底的拉应力相对集中，在周围溶洞数量不断增加的同时，隧道周塑性区的面积和覆盖成度也有所增加，直接对隧道围岩的稳定性起到了重要的影响。
图（地表沉降曲线）
其三，针对围岩塑性区域模拟分析。在实开展隧道施工时，若隧道内左右墙壁附近没有溶洞，那么围岩塑性区一般在隧道的拱腰和边角位置。若溶洞在顶部或者底部时，顶部围岩塑性范围最小、底部围岩塑性较大，直接影响隧道施工的稳定性。其四，针对支护结构受力模拟情况分析时，左右边墙位置的锚杆力最大、锁脚锚杆轴力最小。若溶洞位置在拱腰或者墙附近时，那么拱腰墙处锚杆轴力明显大于其他条件下的轴力。
3.3、溶隧道信息化施工优化处理方案
通过溶隧道信息化数据分析可以得知，隧道顶部和底部的溶洞相比隧道拱腰和墙壁的溶洞，对隧道施工的影响要小很多。所以在实际开展溶隧道信息化施工优化的过程中，应该有重点的开展优化处理。在开展溶洞处理的过程当中，可以利用注浆回填、打加长加密锚杆等手段针对溶洞位置进行处理【3】。结合溶洞对隧道围岩应力变化的模型，详细的结合隧道施工实际情况进行的处理和加固。针对拱腰或者墙壁位置的溶洞固定，需要利用回填处理，加长加密夹岩锚杆，通过测量的手段，保障溶洞处理后的围岩应力，确保施工的稳定性。
结束语
总而言之，在隧道实际开展施工的过程中，必然会涉及到信息化施工监控测量。应该缜密的利用多种设备、多种仪器详细针对地表下沉、围岩变形、支护结构等各项内容开展全面的测量。切实的结合信息化施工监控测量数据，判断隧道开挖对地表和围岩的影响程度以及影响范围，了解隧道支护结构和工作状态。通过信息化系统数据的监控以及数据搜集，动态化的研究隧道施工的力学形态变化规律和衬砌工作的实际状态，确保隧道施工效率。
参考文献：
[1]曹鹏程.山岭大断面岩溶隧道突水风险分析及预警方案分析[J].公路工程，2018，v.43；No.189（02）：237-241+277.
[2]黄惟.特大断面隧道开挖方法优化分析及施工响应研究[D].
[3]张广泽，冯君，崔建宏.高速铁路隧道岩溶灾害及防治关键技术研究[J].铁道标准设计，2018，62（11）：112-117.