随着我国西部山区交通建设的快速发展,高速公路隧道将不可避免地穿越山体表面的松散堆积体边坡,堆积体边坡由于存在结构松散、渗透性性强、山体偏压等不良工程地质特点,隧道在开挖施工与运营过程中常出现初衬开裂、侵限或垮塌、二衬开裂以及堆积体扰动变形或滑塌等问题,直接影响隧道工程施工与运营安全。为此,论文结合湖南省交通运输厅科研项目《考虑坡体变形的松散堆积体隧道支护结构开裂失稳机理与控制技术研究》,以堆积体隧道开挖特性作为研究内容,采用案例分析、现场测试、数值模拟与理论分析等相结合方法,重点探讨邻近堆积体边坡的隧道开挖过程中坡体变形、隧道支护结构受力变形、坡体预加固结构受力变形等与隧道开挖工序、降雨入渗相互间响应特征与变化规律。通过研究获得如下结论:(1)堆积体边坡应从形成年代、空间形态、空间结构以及空间演化规律等方面综合分析其成因与失稳模式,自后缘到前缘的推挤作用和由表及里的固结压密变形贯穿于堆积体边坡的形成过程。坡体变形的内动力源为岩土体自重,外动力为坡面雨水入渗,依托工程隧道开挖过程中揭露的基岩与上覆岩土体分界面显示隧道施工过程中坡体未发生沿界面的滑动,坡体稳定性满足要求。(2)根据隧道开挖施工对坡体变形与支护结构受力变形的影响特性,提出了邻近堆积体边坡的隧道开挖施工过程中坡体—隧道综合监测系统与方法。该系统监测内容主要包括坡体表面变形、坡体内部变形、坡体预加固结构内力与变形、坡体表面降雨入渗量、隧道初衬、二衬内力与变形等,并基于工程特点确定了各监测内容的具体布设原则、布设方式与要求,即坡体表面变形与内部变形监测断面、隧道内力与变形监测断面的相互布设位置、测点数量、测点深度等,制定了各监测内容的具体测试方法、要求、频率与数据处理方法等。采用确定的坡体—隧道综合监测系统对依托工程进行了现场监测,为堆积体边坡与邻近隧道支护结构变形特性分析提供了数据支持。(3)通过依托工程现场监测资料可知,堆积体边坡变形主要诱因为邻近隧道开挖扰动与坡体表面降雨入渗,其对隧道与坡体受力变形的影响过程为:隧道开挖支护→深层坡体扰动卸荷→深层坡体挤压变形→坡体表面开裂变形→隧道支护结构内力增加、开裂变形、坡体预加固结构受力变形增加→坡体表面降雨入渗→坡体表面与深层变形持续增加→隧道与预加固结构内力与变形继续增加。此外,隧道断面不同台阶开挖以及相邻左幅或右幅隧道开挖过程中均重复发生上述相互影响过程,且各内力与变形监测值均呈台阶式不断增加,并随降雨入渗的增加可能出现突增,最终可能导致二衬开裂。因此,邻近堆积体边坡的隧道开挖施工过程中应进行坡体—隧道综合监测。(4)邻近堆积体边坡的隧道左右幅开挖数值模拟结果表明,先行开挖浅埋侧隧道时拱顶容易出现掉块、垮塌,衬砌结构连接处围岩受挤压易凸起,初期支护易开裂、鼓胀,隧道上方围岩出现大面积的拉伸破坏区,相邻隧道间围岩不稳定区域存在相互连通的趋势;先行开挖深埋侧隧道能充分发挥围岩自稳能力,开挖步骤的细分可使隧道衬砌结构内力分布更合理;隧道开挖间接影响堆积体边坡的稳定性,先开挖浅埋侧隧道将导致隧道围岩正上方出现拉伸破坏带,且破坏区域随深埋侧隧道的开挖而扩大;采用三台阶七步核心法可使围岩应力释放处于可控状态,能有效保证堆积体坡体与隧道的安全性。