浅析软岩隧道施工

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1、浅析软岩隧道施工摘要：文章主要先介绍软岩的分类与一些基本特点。在此基础上，列举了软岩隧道在施工过程中常见的问题与影响这些问题出现的因素。然后对于这些问题的解决原则与办法进行介绍，最后通过工程实例验证处理措施的效果。结果表明：在了解软岩及软岩隧道的特点后，采用及时适当的措施就可以有效防止各类软岩隧道中的变形和塌方事故。关键词：软岩隧道大变形施工控制引言：近年来，随着国家的建设发展，作为交通工程中的重要组成部分，出现了越来越多的隧道，其中不少隧道不可避免的穿越了软弱围岩地区。由于软岩的性质，软岩隧道的施工出现了各种各样的问题，下面就这些问题进行简单讨论。1.软岩分类与特征1.1

2、软岩的分类由于研究者的不同目的，给软岩赋予了不同的意义和标准，但总的可分为两种基本类型，一是关于岩体内在特性的分类，一是关于应用方面的分类。软岩，“软”体现了岩体内在特性，即岩石的硬度欠缺：“弱”体现了软岩在应用方面的能力，即对于承受外载荷，它的承载能力和抗变形能力都较差。对此，可将软岩分为地质软岩和工程软岩。1.1.1地质软岩按地质学的岩性划分，地质软岩是指单轴抗压强度小于25MPa的松散、破碎、软弱及风化膨胀性一类岩体的总称。该类岩石多为泥岩、页岩、粉砂岩和泥质粘土岩等强度较低的岩石，是天然形成的复杂的地质介质。国际岩石力学协会将软岩定义为单轴抗压强度0.5—25MPa

3、之间的一类岩石，其分类依据基本上是按强度指标。1.1.2工程软岩工程软岩是指在工程力作用下能产生显著塑性变形的工程岩体。如果说目前流行的软岩定义强调了软岩的软、弱、松、散等低强度的特点，而工程软岩是不仅重视软岩的强度特性，而且强调软岩所承受的工程力荷载的大小。工程力是指作用在工程岩体上力的总和，它可以是重力，构造地应力，水的作用力，工程扰动力以及岩体膨胀应力等：显著塑性变形是包含显著的弹塑性变形，粘弹塑性变形，连续性变形和非连续性变形等。工程软岩的变形特性的实质是相对性的，其变形性质取决于工程力与岩体强度的相互关系。当工程力一定时，不同岩体强度高于工程力水平的大多表现为硬岩

4、的力学特性，强度低于工程力水平的则可能表现为软岩的力学特性：而对同种岩石，在较低工程力的作用下，则表现为硬岩的变形特性：在较高工程力的作用下，则可能表现为软岩的变形特性。1.1.3地质软岩和工程软岩的联系当工程荷载相对于地质软岩(如泥质岩等)的强度足够小时，地质软岩不产生软岩显著塑性变形力学特征，即不作为工程软岩，只有在工程力作用下发生了显著变形的地质软岩，才作为工程软岩：在大深度、高应力作用下，部分地质硬岩也呈现了显著变形特征，则应视为工程软岩。1.2软岩的性质1.2.1工程性质软岩中泥质矿物成分和结构面决定了软岩的工程力学特性。显示出可塑性、膨胀性、崩解性、流变性、触变

5、性和易扰动性的特点。(1)可塑性软岩在工程力的作用下，往往产生不可逆变形，这种性质称为可塑性。膨胀性软岩的可塑性是由于软岩受力后片架状结构的泥质矿物发生滑移或泥质矿物亲水性引起的。节理化软岩是由于结构面滑动和扩容引起的，高应力软岩大多是上述两种原因共同引起的。(2)膨胀性软岩的膨胀性质是在物理、化学、力学等因素的作用下，产生体积变化的现象，其膨胀机理有：内部膨胀、外部膨胀和应力扩容膨胀三种。工程中的软岩膨胀为复合膨胀形式。(3)崩解性软岩的崩解性是指软岩在物理、化学、力学等因素作用下，产生片状解体。膨胀性软岩崩解主要是粘土矿物集合体在水作用下，膨胀应力不均匀造成的崩裂。节理

6、化软岩的崩解则是在工程力的作用下，由于裂隙发育不均匀造成局部张力引起的崩裂。高应力软岩则有可能多种崩解机制同时存在。(4)流变性软岩的流变性是指软岩受力变形过程中与时间有关，包括塑性流动，粘性流动，结构面闭合和滑移变形。膨胀性软岩主要是泥质矿物发生粘性流动在工程力作用下，达到一定极限后，开始塑性变形：节理化软岩流变性主要指结构面的扩容和滑移：高应力软岩流变性多为诸形式的不同组合。岩石变形在应力状态不变的情况下不断增长，处于蠕变状态：或在约束变形条件下，软岩的强度随时间变化而降低。除了弹性变形外，岩石变形不是瞬时完成的它与时间有密切关系。当应力不变时，岩石应变随时间延续而增长

7、，当应变保持不变时，应力随时间延续而减少。前一现象称为蠕变，后一现象称为松驰。岩石的蠕变和松驰现象称为岩石的流变。由于岩石具有明显的流变特性所以在围岩的稳定性分析中，必须涉及到围岩应力、变形、破坏失稳及围岩压力形成的时间过程。(5)易扰动性软岩的易扰动性指由于软岩软弱裂隙发育、吸水膨胀等特性，导致软岩抗外部环境扰动的能力极差。对卸荷松动、施工震动等极为敏感，而且具有吸湿膨胀软化、暴露风化的特点。1.3.1力学指标软岩有两个基本力学指标：软化临界荷载和软化临界深度，它揭示了软岩的相对性实质。(1)软化临界荷载随着应力