陳 舞，岳克棟，王 浩，張國(guó)華，覃衛(wèi)民

（1.中國(guó)科學(xué)院武漢巖土力學(xué)研究所巖土力學(xué)與工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北武漢 430071；2.中國(guó)科學(xué)院大學(xué)，北京 100049；3.長(zhǎng)江勘測(cè)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司，湖北武漢 430010）

隨著隧道建設(shè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，施工中圍巖穩(wěn)定性問題更加突出，已成為影響人員安全、引發(fā)工期延誤與經(jīng)濟(jì)損失的一個(gè)重大隱患［1-2］。隧道洞口淺埋段多處于覆蓋層、坡積層或風(fēng)化嚴(yán)重的軟弱破碎巖體中，相比于洞身深埋段，更易受到地表地形、地質(zhì)構(gòu)造、施工擾動(dòng)及外界環(huán)境等因素的影響，因此，發(fā)生圍巖失穩(wěn)破壞的概率會(huì)顯著增加。同時(shí)，由于隧道洞口段埋深較淺，上覆松散破碎軟弱巖土體難以形成相對(duì)穩(wěn)定的自然拱，這導(dǎo)致圍巖一旦失穩(wěn)往往會(huì)波及至地表，造成大面積的塌陷，嚴(yán)重威脅隧道、地表建（構(gòu)）筑物和人員的安全。因此，開展隧道洞口淺埋段軟弱圍巖失穩(wěn)機(jī)制分析和判據(jù)研究具有重要意義。

隧道洞口淺埋段上覆松散軟弱圍巖體是1 個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)，具有高度的非線性和突發(fā)性特征，并且其破壞模式往往表現(xiàn)出由漸變到突變的非連續(xù)跳躍性，現(xiàn)行的穩(wěn)定性評(píng)價(jià)方法和評(píng)估模型往往難以反映該特征。突變理論主要研究系統(tǒng)從1 種平衡狀態(tài)躍遷至另外1 種平衡狀態(tài)的現(xiàn)象和規(guī)律，非常適合于隧道圍巖失穩(wěn)分析，目前這種理論已開始廣泛應(yīng)用于重力壩［3］、滑坡［4-6］、基坑［7-8］、隧道［9-15］中，并取得了豐富成果。在隧道工程領(lǐng)域，大多數(shù)研究主要偏于深埋硬巖隧道［9-11］、淺埋偏壓隧道［12］和穿越斷層破碎帶［13-14］等方面，對(duì)于隧道洞口淺埋段的圍巖失穩(wěn)機(jī)制分析和判據(jù)研究卻未見相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道。

本文以鄭萬高鐵湖北段ZWZQ-10 標(biāo)段某隧道為工程背景，基于突變理論，建立隧道洞口淺埋段軟弱圍巖失穩(wěn)的尖點(diǎn)突變模型，推導(dǎo)圍巖失穩(wěn)力學(xué)判據(jù)；將地表沉降現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和尖點(diǎn)突變模型進(jìn)行融合，建立隧道圍巖穩(wěn)定性判別式，可直接利用地表沉降監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)來判別圍巖穩(wěn)定性，并依托實(shí)例進(jìn)行驗(yàn)證。

1 依托工程圍巖失穩(wěn)概況

某隧道是鄭州—萬州高速鐵路河南、湖北省界至萬州段的重點(diǎn)工程，全長(zhǎng)12 474.5 m，最大埋深約620 m。在隧道進(jìn)口DK630+150—DK630+180淺埋段，上覆地層主要由堆積含礫粉質(zhì)黏土、碎石和全～強(qiáng)風(fēng)化石英片巖組成，呈散體～碎裂狀；巖體較軟、較破碎，隧道頂板上部風(fēng)化石英片巖厚度小、裂隙發(fā)育、穩(wěn)定性差，洞頂無支護(hù)時(shí)易產(chǎn)生大坍塌。

2017 年5 月27 日，隧道由出洞口向進(jìn)洞口方向開挖至DK630+165 時(shí)，監(jiān)控量測(cè)數(shù)據(jù)顯示DK630+170 處拱頂下沉達(dá)30 mm，變形速率有增大趨勢(shì)；至28日下午，樁號(hào)DK630+166，DK630+170 處靠?jī)?nèi)側(cè)拱腰、拱頂位置初期支護(hù)表面出現(xiàn)開裂，局部段落噴射混凝土脫落，此時(shí)DK630+166拱頂最大沉降達(dá)到163 mm。地表隧道套拱上方的強(qiáng)風(fēng)化石英片巖被擠壓破碎，個(gè)別石塊被擠出滑落，仰坡坡面出現(xiàn)滑塌，洞頂產(chǎn)生1條與隧道軸線斜交長(zhǎng)約30 m，寬約100 mm的裂縫。

2 洞口淺埋段圍巖失穩(wěn)尖點(diǎn)突變模型

基于突變理論，對(duì)依托工程隧道洞口淺埋段的軟弱圍巖開展失穩(wěn)分析。突變理論由法國(guó)數(shù)學(xué)家R.Thom 教授于1972 年提出，是非線性理論的1個(gè)分支［16］。采用該理論進(jìn)行分析的基本步驟如下。

（1）根據(jù)工程地質(zhì)概況，建立圍巖簡(jiǎn)化力學(xué)模型。

（2）構(gòu)造系統(tǒng)總勢(shì)能函數(shù)V(x)，并對(duì)隧道上覆圍巖的狀態(tài)變量x求一階導(dǎo)數(shù)，得到的圍巖平衡曲面方程V'(x)如圖1 所示［5］。圖中：AA'和BB'為2 種不同路徑；b1和b2為路徑AA'的分叉集；O1為分叉集原點(diǎn)。

圖1 尖點(diǎn)突變模型

（3）計(jì)算平衡曲面方程尖點(diǎn)位移x*，并對(duì)平衡曲面方程V'(x)在尖點(diǎn)位移處進(jìn)行Taylor 級(jí)數(shù)展開，通過變量代換，將V'(x)轉(zhuǎn)化為尖點(diǎn)突變模型平衡方程的標(biāo)準(zhǔn)形式V'(x)=x3+px+q，式中p，q 均為與若干因素有關(guān)的系統(tǒng)控制變量，V'(x)=0表示系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)。

（4）確定分叉集方程Δ=4p3+27q2，式中Δ為判別分叉集方程狀態(tài)的變量。以跨越分叉集（即Δ=0）為判別準(zhǔn)則，得到系統(tǒng)發(fā)生失穩(wěn)的必要條件，為預(yù)防安全事故提供參考依據(jù)。以圖1 為例，若系統(tǒng)沿著路徑AA'方向運(yùn)動(dòng)，會(huì)跨越分叉集，系統(tǒng)將從初始平衡狀態(tài)突變到另外1 個(gè)平衡狀態(tài)，即點(diǎn)A 突變到點(diǎn)A'；而沿著路徑BB'方向運(yùn)動(dòng)，未跨越分叉集，系統(tǒng)則維持在原有平衡狀態(tài)。

2.1 簡(jiǎn)化力學(xué)模型

假設(shè)隧道洞口淺埋段開挖時(shí)，在上覆巖體自重Mg 的作用下，隧道2 側(cè)出現(xiàn)滑移面并與鉛垂線形成夾角θ。結(jié)合突變理論分析步驟，根據(jù)該隧道所處的地質(zhì)環(huán)境，在文獻(xiàn)［17—18］的基礎(chǔ)上構(gòu)建圍巖簡(jiǎn)化力學(xué)模型如圖2 所示。圖中：u 為巖體沿滑動(dòng)面的位移；h為剪切帶平均厚度；H1，H2分別為地層1和地層2的厚度。

圖2 隧道洞口淺埋段圍巖簡(jiǎn)化力學(xué)模型

為簡(jiǎn)化分析，假設(shè)隧道上覆地層1 和地層2 主要由應(yīng)變軟化介質(zhì)組成。對(duì)于應(yīng)變軟化介質(zhì)，有學(xué)者［4，17，19］曾采用負(fù)指數(shù)模型來描述其剪應(yīng)力-剪切變形本構(gòu)關(guān)系。為不失一般性，且體現(xiàn)出不同應(yīng)變軟化介質(zhì)之間不同特性，本文采用更為通用的Weibull 分布函數(shù)［5，13，20］，假定地層1 和地層2 的剪應(yīng)力-剪切變形本構(gòu)關(guān)系為

式中：τ1，τ2分別為地層1 和地層2 在滑移面上的剪切力；G1，G2和u1，u2分別為相應(yīng)的剪切模量和剪切力峰值所對(duì)應(yīng)的剪切位移；m1，m2表示地層1、地層2的脆性指標(biāo)。

m1和m2越大，應(yīng)變軟化性質(zhì)越明顯［5］；當(dāng)m1=m2=1 時(shí)，Weibull 分布退化為負(fù)指數(shù)模型，如圖3所示。圖中：曲線1和曲線2分別表示地層1和地層2的負(fù)指數(shù)模型剪應(yīng)力-剪切變形本構(gòu)關(guān)系；τmax1，τmax2分別為地層1和地層2在滑移面上的剪切力峰值。

圖3 負(fù)指數(shù)模型本構(gòu)關(guān)系曲線

在水的溶解、軟化和侵蝕等作用下，巖體的力學(xué)強(qiáng)度不斷降低，導(dǎo)致圍巖穩(wěn)定性大大下降。為了反應(yīng)水的這種弱化效應(yīng)，根據(jù)相關(guān)研究成果［20-21］，引入水致弱化函數(shù)f（w）為

式中：w為巖土體的含水率；kR為巖土體的飽和軟化系數(shù)。

干燥情況下（w=0時(shí)），f (w)=1；飽和情況下（w=1 時(shí)），f (w)=kR＜1；天然狀態(tài)下（0＜w ＜1 時(shí)），f (w)是單調(diào)遞減函數(shù)。將水致弱化函數(shù)f (w)引入式（1）中，得到地層1 和地層2 在水影響下的本構(gòu)關(guān)系為

式中：f1（w1）和f2（w2）分別為地層1和地層2天然狀態(tài)下的水致弱化系數(shù)。

2.2 尖點(diǎn)突變模型

在建立隧道洞口淺埋段軟弱圍巖系統(tǒng)的總勢(shì)能函數(shù)之前，作4個(gè)基本假設(shè)如下：

（1）上覆地層發(fā)生的是整體滑移；

（2）上覆地層沿滑動(dòng)面的位移連續(xù)變化；

（3）研究過程為準(zhǔn)靜態(tài)過程，不考慮圍巖的系統(tǒng)動(dòng)能；

（4）圍巖突變失穩(wěn)時(shí)，曲面平衡方程尖點(diǎn)處的剪切位移u*大于u1和u2，即隧道上覆地層已發(fā)生剪切破壞。

基于上述力學(xué)模型和假設(shè)，基于總勢(shì)能原理，得到隧道洞口淺埋段軟弱圍巖的總勢(shì)能函數(shù)V為

將u 作為狀態(tài)變量，對(duì)式（4）求一階導(dǎo)數(shù)，并令其等于0，得到系統(tǒng)平衡曲面方程為［12］

根據(jù)平衡曲面的光滑特性（見圖1），對(duì)式（4）求三次導(dǎo)數(shù)，并令其等于0，得到平衡曲面方程V'尖點(diǎn)處剪切位移u*所滿足的方程為

對(duì)平衡曲面方程式（5）相對(duì)于u=u*處進(jìn)行Taylor 級(jí)數(shù)展開，截取至u 的三次項(xiàng)同時(shí)將式（7）代入，可以得到

按尖點(diǎn)突變模型的平衡方程ax3+bx+c=0，對(duì)式（8）作等量代換，得

式中：a，b和c分別表示尖點(diǎn)突變模型的平衡方程系數(shù)。

至此，得到隧道洞口淺埋段圍巖失穩(wěn)破壞的尖點(diǎn)突變模型標(biāo)準(zhǔn)形式及其系數(shù)p 和q 的具體計(jì)算方法。

2.3 淺埋段軟弱圍巖系統(tǒng)失穩(wěn)力學(xué)判據(jù)

由突變理論可知，軟弱圍巖系統(tǒng)發(fā)生失穩(wěn)的充分條件是，滿足分叉集方程Δ=4p3+27q2，即Δ=0。只有p≤0 時(shí)，圍巖才能跨越分叉集方程，由平衡狀態(tài)突跳至非平衡狀態(tài)，因此軟弱圍巖系統(tǒng)發(fā)生失穩(wěn)的必要條件是p≤0。由于求解參數(shù)c的難度較大，求解分叉集方程等于0 的計(jì)算難度較大，以施工安全和方便應(yīng)用為出發(fā)點(diǎn)，工程應(yīng)用時(shí)應(yīng)以p≤0作為是否發(fā)生突變失穩(wěn)的力學(xué)判別依據(jù)［13］，得到軟弱圍巖系統(tǒng)失穩(wěn)的力學(xué)判據(jù)表達(dá)式為

由式（10）可知，隧道上覆地層的應(yīng)變軟化程度、剛度比及含水率情況對(duì)隧道圍巖系統(tǒng)的突變失穩(wěn)起控制作用。當(dāng)m1=m2=1，即隧道上覆巖土體應(yīng)變軟化介質(zhì)剪應(yīng)力-剪切變形本構(gòu)關(guān)系采用負(fù)指數(shù)模型描述時(shí)，式（10）可簡(jiǎn)化為

由式（11）可知，如果研究對(duì)象為某一待開挖隧道，則式中k，β 均為常量，故隧道發(fā)生失穩(wěn)破壞主要取決于水致弱化系數(shù)比f。由此進(jìn)一步推論可知：①雨季施工時(shí)，施工單位應(yīng)做好防排水措施，防止雨水滲入，降低雨水對(duì)巖土體的弱化效應(yīng)，提高隧道上覆巖土體的穩(wěn)定性；②針對(duì)穩(wěn)定性極差的地層，在隧道開挖前，可采取地表預(yù)注漿或超前小導(dǎo)管等措施對(duì)隧道上覆巖土體進(jìn)行預(yù)先改良，改變巖土體剛度比k 的大小，使得分叉集方程Δ＞0成立，以預(yù)防隧道坍塌事故的發(fā)生。

根據(jù)推導(dǎo)出的圍巖失穩(wěn)力學(xué)判據(jù)，工程應(yīng)用時(shí)可按如下步驟預(yù)測(cè)及預(yù)防圍巖失穩(wěn)。

步驟1：根據(jù)工程地質(zhì)勘察設(shè)計(jì)資料，確定隧道上覆各地層厚度H。

步驟2：開展剪切試驗(yàn)，確定地層應(yīng)變軟化性質(zhì)，獲得各地層脆性指標(biāo)m、剪切模量G、剪切力峰值對(duì)應(yīng)剪切位移u。

步驟3：開展室內(nèi)強(qiáng)度劣化試驗(yàn)，確定各地層強(qiáng)度隨含水率變化曲線，得到各地層水致弱化函數(shù)f (w)以及天然狀態(tài)下的水致弱化系數(shù)。

步驟4：根據(jù)式（7）計(jì)算得到尖點(diǎn)剪切位移u*。

步驟5：將上述相應(yīng)參數(shù)代入式（11）判定圍巖系統(tǒng)狀態(tài)，若式（11）成立，則圍巖失穩(wěn)；否則圍巖則保持穩(wěn)定。

2.4 隧道洞口淺埋段圍巖穩(wěn)定性預(yù)測(cè)

對(duì)于深埋隧道，利用拱頂下沉位移監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行圍巖穩(wěn)定性預(yù)測(cè)，就能夠較好地反應(yīng)圍巖變形特征［17］。然而對(duì)于淺埋隧道，因其軟弱圍巖失穩(wěn)破壞通常具有突發(fā)性、歷時(shí)短等特征，影響范圍內(nèi)的測(cè)點(diǎn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)往往不易獲取，仍利用拱頂下沉位移監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行突變失穩(wěn)分析就會(huì)有很大不足。文獻(xiàn)［22］指出，地表沉降變化曲線和拱頂下沉位移變化曲線具有良好的一致性，并且地表沉降數(shù)據(jù)的獲取不受隧道掌子面推進(jìn)影響，同時(shí)地表測(cè)點(diǎn)布設(shè)方便，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)易于獲取。此外，對(duì)于隧道洞口淺埋段，圍巖一旦失穩(wěn)往往會(huì)波及至地表，地表沉降監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)往往能夠客觀反映開挖后圍巖的變形動(dòng)態(tài)。因此，利用地表沉降位移S進(jìn)行隧道圍巖突變失穩(wěn)分析是可行的，可以考慮將地表沉降監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和尖點(diǎn)突變模型進(jìn)行融合，建立隧道圍巖穩(wěn)定性預(yù)測(cè)模型，導(dǎo)出圍巖穩(wěn)定性判別式，預(yù)測(cè)圍巖穩(wěn)定性。

假設(shè)地表沉降位移S隨著時(shí)間t變化的函數(shù)為

式中：t為地表沉降的累計(jì)監(jiān)測(cè)天數(shù)，d。

將式（12）在t=1處進(jìn)行泰勒級(jí)數(shù)展開，得到

式中：F(n)(1)為t=1 處的n 階導(dǎo)數(shù)，F(xiàn)(i)(1)為其中的i階導(dǎo)數(shù)；Rn(t)為余項(xiàng)。

截取至前5項(xiàng)，并且合并同冪次項(xiàng)［12］，得到

此時(shí)bi與ai有如下對(duì)應(yīng)關(guān)系

對(duì)式（15）按尖點(diǎn)突變模型形式變換得到

其中，

顯然，對(duì)式（17）相對(duì)于x 求一次導(dǎo)數(shù)便可得到用標(biāo)準(zhǔn)形式表示的尖點(diǎn)突變模型平衡方程。因此，將式（17）作為隧道軟弱圍巖穩(wěn)定性預(yù)測(cè)模型，得到可作為隧道軟弱圍巖穩(wěn)定性判別式的分叉集方程［12］為

實(shí)際工程應(yīng)用時(shí)，可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地表沉降監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)來建立隧道圍巖穩(wěn)定性預(yù)測(cè)模型，利用建立的圍巖穩(wěn)定性判別式即式（18）來判別圍巖的穩(wěn)定性。

3 算例驗(yàn)證

針對(duì)該隧道圍巖失穩(wěn)狀況，選取隧道進(jìn)口段DK630+166，DK630+168，DK630+170，DK630+172和DK630+180等5處典型斷面進(jìn)行突變失穩(wěn)分析。5 處典型斷面持續(xù)監(jiān)測(cè)時(shí)間段為2017 年5月21日—2017 年5 月30 日。由于28 日下午，DK630+166，DK630+170等樁號(hào)開始發(fā)生圍巖失穩(wěn)，為驗(yàn)證圍巖穩(wěn)定性判別式的有效性，選取出現(xiàn)明顯失穩(wěn)征兆之前的21—27 日共7 d 監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)結(jié)果，對(duì)上述各監(jiān)測(cè)斷面的地表沉降位移數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸擬合，各斷面擬合結(jié)果如圖4 所示，圖中y 軸正向?yàn)榈乇硐鲁练较颉５玫礁鞅O(jiān)測(cè)斷面地表沉降與累計(jì)觀測(cè)時(shí)間的函數(shù)表達(dá)式見式（19）。

圖4 地表沉降-累計(jì)監(jiān)測(cè)時(shí)間關(guān)系曲線

式中：下角標(biāo)為擬合函數(shù)對(duì)應(yīng)的監(jiān)測(cè)斷面。

對(duì)所有擬合函數(shù)進(jìn)行Taylor 級(jí)數(shù)展開并截取至前5 項(xiàng)，并利用式（14）—式（17）計(jì)算各斷面地表沉降函數(shù)中a0，a1，a2，a3，a4，b0，b1，b2，b4，p，q和Δ的取值，結(jié)果見表1。

結(jié)合表1，利用分叉集方程判別各監(jiān)測(cè)斷面圍巖穩(wěn)定性，對(duì)比判別結(jié)果和實(shí)際施工現(xiàn)場(chǎng)的圍巖情況見表2。

表1 各監(jiān)測(cè)斷面參數(shù)計(jì)算結(jié)果

由表2 可知，突變失穩(wěn)分析結(jié)果與實(shí)際施工現(xiàn)場(chǎng)圍巖情況一致，除監(jiān)測(cè)斷面DK630+180 的Δ 取值大于0，不發(fā)生圍巖失穩(wěn)外，其余各監(jiān)測(cè)斷面的Δ 取值均小于0，即均會(huì)發(fā)生圍巖失穩(wěn)。分析其原因主要是：隨著掌子面的推進(jìn)，隧道洞口段埋深較淺，上覆松散軟弱巖土體剛度較小難以形成相對(duì)穩(wěn)定的自然拱，加之外界施工擾動(dòng)及環(huán)境因素（暴雨或持續(xù)性降雨）等影響，圍巖發(fā)生失穩(wěn)破壞，并且波及至地表，因此表現(xiàn)出明顯的隧道內(nèi)側(cè)拱腰、拱頂初期支護(hù)表面開裂，噴射混凝土脫落，洞頂?shù)乇砹芽p，進(jìn)洞口仰坡滑塌等現(xiàn)象；監(jiān)測(cè)斷面DK630+166，DK630+168，DK630+170 和DK630+172 均距離掌子面較近，因此出現(xiàn)明顯的圍巖失穩(wěn)現(xiàn)象，斷面DK630+180 離掌子面較遠(yuǎn)，圍巖相對(duì)較穩(wěn)定。

表2 各監(jiān)測(cè)斷面失穩(wěn)判別結(jié)果與現(xiàn)場(chǎng)圍巖情況對(duì)比

為了驗(yàn)證圍巖失穩(wěn)力學(xué)判據(jù)的有效性，參照2.3節(jié)步驟分析隧道圍巖系統(tǒng)穩(wěn)定性。由于DK630+166，DK630+168，DK630+170 和DK630+172 這4 處監(jiān)測(cè)斷面均發(fā)生了圍巖失穩(wěn)，且各斷面間距較小，限于篇幅本文僅以斷面DK630+166 為例展開分析，相應(yīng)分析參數(shù)及結(jié)果見表3。由表3 可知，計(jì)算得到圍巖失穩(wěn)控制變量p 小于零，意味著該隧道洞口淺埋段未采取預(yù)防控制措施前，圍巖會(huì)發(fā)生失穩(wěn)破壞，這與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況一致。

表3 斷面DK630+166計(jì)算參數(shù)及結(jié)果

在實(shí)際工程中，為避免變形失穩(wěn)進(jìn)一步增大，施工單位對(duì)掌子面進(jìn)行了封閉和反壓回填，并采用防水彩條布對(duì)洞頂裂縫進(jìn)行覆蓋，防止雨水灌入，降低雨水對(duì)巖土體的弱化效應(yīng)；同時(shí)采用系統(tǒng)注漿小導(dǎo)管進(jìn)行加固補(bǔ)強(qiáng)，提高了隧道上覆巖土體剛度，保證了隧道順利貫通。

綜上分析可知，將突變理論應(yīng)用于隧道洞口淺埋段軟弱圍巖失穩(wěn)分析中是合理可行的。因此，實(shí)際施工中，一方面可以利用圍巖穩(wěn)定性判別式對(duì)地表沉降監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)分析，動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)圍巖穩(wěn)定性；另外一方面，基于圍巖失穩(wěn)力學(xué)判據(jù)可以采取相應(yīng)安全控制措施，以預(yù)防圍巖失穩(wěn)災(zāi)害的發(fā)生。

4 結(jié) 論

（1）基于突變理論，建立了采用Weibull 分布函數(shù)描述上覆巖土體剪應(yīng)力-剪切變形本構(gòu)關(guān)系的隧道洞口淺埋段軟弱圍巖失穩(wěn)的尖點(diǎn)突變模型，推導(dǎo)得到圍巖失穩(wěn)力學(xué)判據(jù)，表明隧道洞口淺埋段圍巖失穩(wěn)與巖土體的應(yīng)變軟化程度、剛度比及含水率相關(guān)。

（2）將地表沉降監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和尖點(diǎn)突變模型進(jìn)行有效融合，建立了隧道圍巖穩(wěn)定性預(yù)測(cè)模型，推導(dǎo)得到圍巖穩(wěn)定性判別式，可直接利用地表沉降監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)來判別圍巖穩(wěn)定性。

（3）依托鄭萬高鐵湖北段ZWZQ-10 標(biāo)段某隧道工程，選取出現(xiàn)明顯失穩(wěn)征兆之前的7 d 監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)代入到隧道圍巖失穩(wěn)力學(xué)判據(jù)和穩(wěn)定性判別式中進(jìn)行分析，結(jié)果與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際圍巖情況一致，表明本文方法可為預(yù)測(cè)隧道洞口淺埋段軟弱圍巖失穩(wěn)及進(jìn)一步認(rèn)識(shí)其失穩(wěn)破壞機(jī)制提供一定參考。