软岩工程力学-23

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1、软岩工程力学-232软岩的概念及其分类2.1软岩的概念2.1.1概述从60年代到90年代初，关于软岩的概念在国内外一直争论不休，产生的软岩定义多达几十种［1］。1981年9月，国际岩石力学学会委托日本力学协会召开了“国际软岩学术讨论会”，软岩的概念问题作为重要的议题进行讨论。1984年12月，我国煤炭部矿山压力情报中心站、《煤炭学报》编辑部、屮国煤炭学会岩石力学专业委员联合发起的“煤矿矿山压力名词讨论会”，本次会议集中了国内矿山岩石力学方面的专家、学者，在昆明会议上专门讨论了松软岩层的定义。但是，在近几年的文献［25-34］中，关于软岩的概念仍然名目繁多，定义各异，各有

2、英优缺点，总括起来，大体上可分为描述性定义、指标化定义和工程定义，具体可以概括为3类。2.1.1.1描述性定义(1)原煤炭工业部矿山压力情报中心站副站长、软岩分站站长、长春煤炭研究所总工程师陆家梁提出：松软岩层系指松散、软弱的岩层，它是相对于坚硬岩层而言的。松软岩层由于成岩的时间短、结构疏松、胶结程度差，故自身强度很低。(2)原煤炭工业部软岩分站副站长郑雨天、王明恕、何修仁教授等认为:“软岩是软弱、破碎、松散、膨胀、流变、强风化蚀变及高应力的岩体之总称”。(1)淮南矿业学院朱效嘉教授提岀：“松软、破碎、膨胀及风化等岩层称为松软岩层，简称软岩”。(2)原东煤公司的曾小泉高

3、级工程师认为：“松软岩层系松散破碎、软弱、强风化和膨胀性岩层的总称”。(3)1984年12月，在昆明市举行的“煤矿矿山压力名词讨论会”上提出的定义是：“松软岩层是指强度低、孔隙度大、胶结程度差、受构造面切割及风化影响显著或含有大量膨胀性粘土矿物的松、散、软、弱岩层”。⑹松软岩层是：“低强度的岩体”。2.1.1.2指标化定义(1)ISRM(国际岩石力学学会1990,1993)定义：软岩是指单轴抗压强度在0.5-25MPa的一类岩石。(2)G.Russo(1994)定义:软岩指单轴抗压强度小于17MPa的岩石。(3)抗压强度小于20MPa的岩层称为软岩。(4)?c/(?H)

4、<2的岩层称为软岩(式中?c为单轴抗压强度；？为岩石容重；H为深度)。2.1.1.3工程定义⑴中国矿业大学董方庭教授提出：“松动圈厚度大于l・5m的围岩，称为软岩(2)中国矿业大学鹿守敏教授指岀：“围岩松动圈大于1.5m,并且用常规支护不能适应的围岩称为软岩”。(2)松软岩层是指“难支护的围岩”，或“多次支护，需要重复翻修的围岩”。此外，对于软岩的概念还进行过研究的国外学者有：Coates(1964),Deer&Miller(1966),Brock&Franklin(1972),Jennings(1973),Bieniawski(1973),Eig

5、enbrod(1974),Morgenston(1974),Baria(1990),Sciotti(1990),Cerici(1992),E.Hoik(1993)。由此可见，国内外对于软岩的定义尚不能统一，严重阻碍了软岩的学术交流和研究的深入。作为软岩的定义应抽象出前述各家定义的共性规律，抽象出软岩的本质特征，力求简明扼要并反映软岩的实质性规律。本著作者在充分研究前人关于软岩概念的基础上，提出了新的软岩概念及其分类体系[35-39]o2.1.2地质软岩的概念为了便于理论研究和工程应用，将软岩分为地质软岩和工程软岩分别予以定义。目前，人们普遍采用的软岩定义基本上可归于地质

6、软岩的范畴，按地质学的岩性划分，地质软岩是指强度低、孔隙度大、胶结程度差、受构造面切割及风化影响显著或含有大量膨胀性粘土矿物的松、散、软、弱岩层(煤矿矿山压力名词讨论会，昆明，1984.12),该类岩石多为泥岩、页岩、粉砂岩和泥质矿岩，是天然形成的复杂的地质介质。国际岩石力学学会将软岩定义为单轴抗压强度(?c)在0.5-25MPa之间的一类岩石，属于地质软岩的范畴，其分类依据是依据岩石的强度指标。该定义用于工程实践中会出现一些矛盾。如巷道所处深度足够的浅，地应力水平足够的低，则单轴抗压强度小于25MPa的岩石也不会产牛软岩的特征，工程实践中，采用比较经济的一般支护技术即

7、可奏效；相反，大于25MPa的岩石，其工程部位所处的深度足够的深，地应力水平足够的高,也可以产生软岩的大变形、大地压和难支护的现象。因此，地质软岩的定义不能用于工程实践，故而提出了工程软岩的概念。2.1.3工程软岩的概念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，那么工程软岩的定义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，强调从软岩的强度和工程力荷载的对立统一关系中分析、把握软岩的相对性实质，即工程软岩耍满足的条件是：??[?](2-1)U?