软岩的力学特性及工程危害防治
软岩流变造成岩石工程失稳的事例
软岩流变造成岩石工程失稳的事例软岩是指岩石在地质压力作用下，表现出较大的可塑性和流变性质。
软岩的流变性质给岩石工程带来了很大的挑战，容易引起岩石工程的失稳。
在此我将介绍一个关于软岩流变造成岩石工程失稳的事例。
事例发生在某个城市的地铁工程项目上。
该城市新建地铁线路，其中一段经过了一片地质条件复杂的软岩区域。
由于该软岩区域处于地下水位较高的地带，软岩中含有较多的水分，因此软岩的流变性质更加突出。
在地铁工程开始前，相关工程师对该软岩区域进行了详细的勘探调查，并制定了相应的设计方案。
设计方案中包括了对软岩的处理措施，以保证工程的稳定性。
然而，在实际施工过程中，软岩的流变性质超出了工程师的预期，导致了一系列问题的出现。
首先，由于软岩的可塑性较大，施工队伍在进行地铁隧道开挖时遇到了困难。
原本计划使用常规的掘进机械进行开挖，但是在软岩中，掘进机械的效果非常有限。
由于软岩的流变性质，掘进机械无法有效地打开软岩，导致开挖进度严重滞后。
其次，软岩中的水分含量较高，使得软岩的强度和稳定性大大降低。
在地铁工程施工过程中，由于软岩的流变性质，软岩中的水分在工程负荷的作用下会发生流动。
这就导致了地下水位的改变，进一步加剧了软岩的流变性质，也给地下工程的稳定性带来了巨大的威胁。
最后，软岩的流变性质还会导致地铁工程中的支护结构失效。
由于软岩的可塑性和流变性质，当地铁隧道开挖过程中软岩流动时，常规的支护结构无法有效地抵抗软岩的变形和流动。
这就导致了支护结构的破坏，使得地铁隧道的稳定性受到了严重的威胁。
面对软岩流变造成的种种问题，施工方不得不采取一系列的应对措施。
首先，他们增加了地铁隧道的支护结构，以增强软岩的稳定性。
其次，他们改变了开挖的方式，采用了更加适应软岩流变性质的开挖方法。
最后，他们加强了对软岩地层的水文监测，及时掌握软岩中水分的变化情况，以便及时采取相应的应对措施。
通过施工方的努力，地铁工程项目最终得以顺利完成。
然而，软岩流变性质对地铁工程的稳定性造成的影响不容忽视。
软岩的力学特性及工程危害
隧道软岩大变形的力学机制及其防治措施学院：环境与土木工程学院任课老师：邓辉姓名：邹杰学号：2012050126班级：地质三班隧道软岩大变形的力学机制及其防治措施摘要：深埋长大隧道在克服高山峡谷等地形障碍、缩短空间距离及改善陆路交通工程运行质量等方面具有不可替代的作用。
随着我国基础建设事业的高速发展和西部大开发的进一步推进，大量深埋长大山岭隧道工程纷纷上马，特别是用于公路交通的长大山岭公路隧道得到了前所未有的发展，遇到的地质条件也越来越复杂。
当隧道穿越高地应力区及软弱围岩区，常引发隧道软岩大变形等地质灾害。
深埋长大隧道投资巨大、建设周期长，一般都是整个建设项目的关键性控制工期工程，因此，研究深埋长大山岭隧道软岩大变形机理，对其进行灾害预测和治理研究有着非常重要的意义。
本文首先对软岩的类型力学性质进行了划分，找到软岩的特点。
对隧道软岩进行了分析，为隧道软岩大变形的工程危害及处理措施提供了理论基础。
介绍了区域工程地质条件，主要包括区域地质，地形地貌，地层岩性，地质构造，水文地质条件及岩体物理力学性质等。
总结了隧道围岩大变形特征，在综合考虑围岩岩性、地质情况、应力特性、变形速率与累计变形量、施工与设计理念及施工扰动等多种因素的基础上，从工程性质方面着手，将云岭隧道围岩大变形定义为：在两郧(郧西-郧县)断裂影响下，隧道正常施工开挖后，围岩变形速率或累计变形量超过警戒值，且没有缓和趋势，超过预留变形量造成侵限，或者围岩产生具有累进性和明显时间效应的塑性变形且变形得不到有效约束的现象。
关键字：隧道软岩变形工程危害一、软岩的概念软岩是软弱不良岩层的简称。
我国煤炭系统于1984年召开过矿山压力名词专题讨论会，初步将软岩定义为“强度低，孔隙大，胶结程度差，受构造切割面及风化影响显著或含有大量膨胀粘土矿物的松、散、软、弱岩层。
后认为该定义还应补充软岩的流变性及高地应力情况，综合这一定义又进行了一条列的软岩分类研究工作，例如早期提出的按单一指标分类的有：①单向抗压强度小于20入且〕a的岩层称为软岩。
软岩巷道的破坏机理与控制
软岩巷道的破坏机理与控制李乃頔(安徽理工大学土木建筑学院ꎬ安徽㊀淮南㊀２３２００１)收稿日期:２０１８－０４－２７作者简介:李乃頔(１９９４－)ꎬ男ꎬ江苏徐州人ꎬ硕士研究生ꎬ主要研究方向:岩土工程ꎮ摘㊀要:在工程实践中ꎬ巷道施工发生变形破坏的现象十分常见ꎬ尤其是在深井软岩巷道中更为频繁和突出ꎮ越来越深的采深ꎬ采动压力以及越来越复杂的围岩地质情况ꎬ不仅加大了挖掘难度ꎬ而且为巷道安全质量带来了十分大的隐患ꎬ为确保巷道环境安全稳定ꎬ专家学者们也做了大量研究ꎬ几十年来也取得了丰硕的成果ꎮ本文主要介绍了一些常见的软岩巷道破坏机理和工程常用支护和控制稳定的方法ꎬ在保证巷道环境安全稳定的前提下选择最合理的施工方法ꎬ满足井下设备基础正常使用ꎬ减少二次支护合理降低造价ꎮ关键词:软岩巷道ꎻ破坏机理ꎻ稳定ꎻ支护方式中图分类号:ＴＤ３５３文献标志码:Ａ文章编号:１６７２－４０１１(２０１８)１０－００９０－０２ＤＯＩ:１０ ３９６９/ｊ ｉｓｓｎ １６７２－４０１１ ２０１８ １０ ０４６ＤｅｓｔｒｕｃｔｉｏｎＭｅｃｈａｎｉｓｍａｎｄＣｏｎｔｒｏｌｏｆＳｏｆｔＲｏｃｋＲｏａｄｗａｙｓＬＩＮａｉｄｉ(ＳｃｈｏｏｌｏｆＣｉｖｉｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｎｄＡｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅꎬＡｎｈｕｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬＨｕａｉｎａｎ２３２００１ꎬＣｈｉｎａ)Ａｂｓｔｒａｃｔ:Ｉｎｔｈｅｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｐｒａｃｔｉｃｅꎬｔｈｅｐｈｅｎｏｍｅｎｏｎｏｆｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎａｎｄｄｅｓｔｒｕｃｔｉｏｎｏｆｒｏａｄｗａｙｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｉｓｖｅｒｙｃｏｍｍｏｎꎬｅｓｐｅｃｉａｌｌｙｉｎｔｈｅｓｏｆｔｒｏｃｋｔｕｎｎｅｌｓｏｆｄｅｅｐｗｅｌｌｓ.Ｄｅｅｐｅｒａｎｄｄｅｅｐｅｒｍｉｎｉｎｇꎬｍｉｎｉｎｇｐｒｅｓｓｕｒｅａｎｄｃｏｍｐｌｅｘｇｅｏｌｏｇｉｃａｌｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｏｆｔｈｅｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇｒｏｃｋｎｏｔｏｎｌｙｉｎｃｒｅａｓｅｔｈｅｄｉｆｆｉｃｕｌｔｙｏｆｄｉｇｇｉｎｇꎬｂｕｔａｌｓｏｂｒｉｎｇｇｒｅａｔｈｉｄｄｅｎｄａｎｇｅｒｓｔｏｔｈｅｓａｆｅｔｙａｎｄｑｕａｌｉｔｙｏｆｔｈｅｒｏａｄｗａｙ.ＩｎｏｒｄｅｒｔｏｅｎｓｕｒｅｔｈｅｓａｆｅｔｙａｎｄｓｔａｂｉｌｉｔｙｏｆｔｈｅｒｏａｄｗａｙｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔꎬｅｘｐｅｒｔｓａｎｄｓｃｈｏｌａｒｓＷｅｈａｖｅａｌｓｏｄｏｎｅａｌｏｔｏｆｒｅｓｅａｒｃｈａｎｄａｃｈｉｅｖｅｄｆｒｕｉｔｆｕｌｒｅｓｕｌｔｓｆｏｒｄｅｃａｄｅｓ.Ｔｈｉｓａｒｔｉｃｌｅｍａｉｎｌｙｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓｓｏｍｅｃｏｍｍｏｎｓｏｆｔｒｏｃｋｒｏａｄｗａｙｆａｉｌｕｒｅｍｅｃｈａｎｉｓｍｓａｎｄｔｈｅｍｅｔｈｏｄｓｃｏｍｍｏｎｌｙｕｓｅｄｆｏｒｓｕｐｐｏｒｔｉｎｇａｎｄｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇｔｈｅｓｔａｂｉｌｉｔｙｏｆｔｈｅｒｏａｄ.Ｕｎｄｅｒｔｈｅｐｒｅｍｉｓｅｏｆｅｎｓｕｒｉｎｇｔｈｅｓａｆｅｔｙａｎｄｓｔａｂｉｌｉｔｙｏｆｔｈｅｒｏａｄｗａｙｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔꎬｔｈｅｍｏｓｔｒｅａｓｏｎａｂｌｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｉｓｓｅｌｅｃｔｅｄｔｏｍｅｅｔｔｈｅｎｏｒｍａｌｕｓｅｏｆｔｈｅｄｏｗｎｈｏｌｅｅｑｕｉｐｍｅｎｔｆｏｕｎｄａｔｉｏｎａｎｄｒｅｄｕｃｅｔｈｅｓｅｃｏｎｄａｒｙｂｒａｎｃｈ.Ｓａｆｅｇｕａｒｄｉｎｇｒｅａｓｏｎａｂｌｅｃｏｓｔｒｅｄｕｃｔｉｏｎｓ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ｓｏｆｔｒｏｃｋｒｏａｄｗａｙꎻｆａｉｌｕｒｅｍｅｃｈａｎｉｓｍꎻｓｔａｂｉｌｉｔｙꎻｓｕｐｐｏｒｔｍｅｔｈｏｄ１㊀软岩巷道常见的破坏现象巷道变形破坏的特性有顶板下沉㊁变形㊁扩容㊁冒顶ꎻ两帮变形㊁收敛㊁扩容㊁位移ꎻ底板变形破坏㊁底臌ꎮ复杂应力区会引起巷道位置发生时空变化㊁偏移走向㊁倾向㊁倾角等破坏形式ꎮ这些复杂的破坏形式给巷道的安全稳定㊁生产带来了一系列的影响ꎮ引起巷道发生变形的原因是多方面的ꎬ总体来说有三大决定因素ꎻ①地应力ꎻ②岩性ꎻ③支护强度ꎮ埋深巷道中地应力与深度呈线性关系ꎬ地应力随着开采深度的增大而增大ꎬ地应力也是造成工程事故发生最主要的因素ꎻ由于采动而形成的采动应力也会造成巷道破坏ꎻ当巷道布置过于集中ꎬ形成应力相互叠加的巷道群时ꎬ围岩也易发生破坏ꎮ一般来说ꎬ硬岩的强度较高ꎬ通常做一次支护便可以较好地控制变形ꎬ但软岩的物理力学性质十分复杂ꎬ膨胀性泥岩遇风㊁遇水㊁震动等都极易造成围岩破坏与变形ꎮ支护类型分为刚性支护㊁柔性支护㊁加固支护ꎮ支护方式有砌碹支护㊁棚户支护㊁喷锚㊁注浆等ꎬ支护强度与巷道变形相耦合才能有效地控制变形ꎮ２㊀软岩巷道破坏产生的原因在深井软岩巷道中ꎬ顶板下沉㊁两帮收敛㊁片帮内移㊁底臌导致巷道断面的形变ꎬ带来大量的维修工作ꎬ增加巷道维护费用ꎬ严重影响着矿井的安全与生产ꎮ由于软岩的独特性质以及深度增加而带来的采动影响ꎬ导致各类巷道破坏的原因都不相同ꎬ所以到目前为止仍有许多问题需要进一步探索与研究ꎮ２.１㊀软弱岩层的物理原因软岩一般由固相㊁液相㊁气相三相组成ꎮ其中ꎬ大小不一ꎬ形状不同的固体颗粒按照不规则的排列组合方式聚集构成了软岩的骨架部分ꎬ经过漫长的时间通过与其余两相物质相互作用ꎬ最终形成了软弱岩层ꎮ构成固相部分的颗粒实际上是矿物颗粒ꎬ主要分为:①原生矿物ꎻ②次生矿物ꎻ③有机质ꎬ其中原生矿物是由岩石风化㊁沉积成岩而形成的软岩ꎬ形成的软岩会保留风化前母岩中的矿物成分ꎬ其特性也各不相同ꎬ比如云母类矿物白云母㊁氧化类矿物石英㊁极易风化的硫化物类矿物等ꎮ次生矿物是由原生矿物在一定条件下进一步风化㊁分解而形成更细的矿物ꎮ其中黏土矿物是构成软弱岩层的重要组成部分ꎬ主要有蒙脱石㊁伊利石㊁高岭石等ꎮ有机质是通过动植物在微生物分解的情况下而形成的亲水性极强的矿物ꎬ对软岩的影响很大ꎮ总之ꎬ矿物成分的固有特性影响着软岩的地质情况ꎮ２.２㊀软弱岩层的力学特性２.２.１㊀可塑性可塑性指软岩经过外力作用之后无法恢复的塑性变形ꎮ不同应力的软岩有着不同的可塑性机理ꎮ低应力软岩一般是泥岩遇水软化甚至液化ꎮ高应力软岩是根据亲水性和结构面共同引起的ꎬ因其机理较为复杂ꎬ所以目前为止研究甚少ꎮ节理化软岩是根据其结构面变化而引起的ꎬ与吸水性没有关系ꎮ２.２.２㊀膨胀性膨胀性是指软岩在水或外力作用下发生膨胀的现象ꎮ内部膨胀是指水分子进入矿物元素层间而发生的膨胀ꎮ外部膨胀是指水分子在颗粒之间发生的膨胀变形ꎬ扩容膨胀是０９指受力后体积因裂隙扩大而发生的变形ꎮ２.２.３㊀崩解性不同应力的软岩对应的崩解机理也各不相同ꎮ低应力软岩因遇水软化造成裂隙变形而导致应力不均ꎬ从而发生崩解现象ꎬ高应力软岩和节理化软岩因在受力作用下发生局部应力不均而发生崩解现象ꎮ２.２.４㊀流变性在荷载作用下ꎬ随着时间的变化而发生的应变称之为蠕变ꎮ在应变不变的前提下ꎬ应力随时间的变化而减小称之为松弛ꎮ蠕变和松弛现象都是软岩具有流变性的具体体现ꎮ２.３㊀软弱岩层的水理作用巷道底板积水是煤矿生产最常见的现象之一ꎬ岩层浸水后强度降低ꎬ当软岩以高岭石㊁伊利石为主的黏土矿物岩层时ꎬ浸水后还会泥化崩解甚至液化ꎬ直至丧失强度ꎮ巷道底板裂隙浸水从而使水进入底板内部致使裂隙扩大ꎬ加速丧失底板围岩强度ꎮ３㊀软岩巷道破坏的有效控制３.１㊀软岩巷道锚喷支护(新奥法)在巷道开挖过程中ꎬ由地应力引起的围岩应力总是使开挖空间径向变形ꎮ喷锚支护就是在开挖后及时地向围岩喷射５~２０ｃｍ厚的混凝土ꎬ必要时再设立锚杆以达到控制变形的目的ꎮ由于开挖洞室后及时喷锚ꎬ混凝土可以与围岩紧密贴合ꎬ并且其本身具有柔性特性ꎬ所以充分利用了其材料性能ꎬ使围岩既能变形又能很好地控制ꎬ使锚杆㊁混凝土㊁围岩三者稳定地受力工作ꎮ这也是与刚性支撑只能被动承受力的最大区别ꎮ但是由于围岩的强度各不相同ꎬ因此锚杆设计也会有所差别ꎮ现根据围岩可分为以下四类ꎮ３.１.１㊀整体围岩整体围岩强度高㊁整体性好㊁围岩裂隙少ꎮ这类围岩开挖过后可以保持其自身稳定ꎬ无需锚杆支撑ꎬ将围岩表面打磨平整后喷射３~５ｃｍ混凝土即可ꎮ３.１.２㊀块状围岩块状围岩强度高ꎬ但整体性差ꎮ这类围岩开挖过后强度可保持自身稳定ꎬ但因整体性差ꎬ巷道内部时常会有岩石掉落ꎬ所以开挖过后需及时喷射混凝土保证其稳定性ꎬ防止裂隙发育致使更多岩石掉落ꎬ必要时可配合锚杆支撑ꎮ３.１.３㊀层状围岩层状围岩的岩体内有一组结构面特别发育ꎮ开挖过程中不易成拱形ꎬ若不加固则会大大减少其抗弯性能逐渐破坏ꎮ对于层状围岩ꎬ应以锚杆为主要支护手段ꎮ用锚杆把各岩层连接在一起可大幅度增加顶板的抗弯性能ꎮ３.１.４㊀软弱岩层软弱岩层强度低㊁整体性差㊁裂隙结构面发育ꎮ难以保持稳定ꎮ开挖后需及时喷射混凝土ꎬ防止围岩表面掉落ꎬ通过成组有规律地布置径向锚杆来提高岩体强度和稳定性ꎮ如遇到上方荷载较大ꎬ以上方法不足以抵抗变形时ꎬ则使用锚杆喷进行一次支护ꎬ待能量释放后进行第二次支护ꎬ选择合适的支护时间和强度是这个方法的关键ꎮ３.２㊀软岩巷道钢结构支护３.２.１㊀工字钢支护工字钢翼缘宽㊁腹板厚㊁稳定性好㊁抗弯能力强㊁使用灵活ꎬ可以应对井下围岩复杂的应力ꎮ工程中常使用９号㊁１１号㊁１２号三种规格ꎮ与一般型钢比其成本低㊁精度高㊁残余应力小ꎮ与混凝土相比工字钢可增大使用面积ꎬ减少自重带来的二次破坏ꎬ充分发挥其力学特点使巷道稳定ꎮ３.２.２㊀Ｕ型钢可缩性支护Ｕ型钢刚度大㊁支撑效果好㊁安装灵活方便ꎬＵ型钢比工字钢承载能力更强ꎬＵ型钢可提供较大的变形量和承载力ꎬ但它无法使围岩充分发挥其自承能力的特点ꎬ并且其造价较高ꎬ需经常维护ꎮ３.２.３㊀其他支护钢材除了工字钢和Ｕ型钢ꎬ矿井常用支护钢材还有扁钢角钢以及带钢等ꎮ卡揽是支架接头处的连接件ꎬ它会直接影响支架的稳定ꎮ底梁连接板可以使两根底梁搭接成一根ꎬ有效地支撑巷道底板ꎮ钢背板可以均匀地分散围岩压力以及防止块石掉落ꎮ钢支撑在巷道施工过程中可以充分发挥刚度大㊁稳定性强㊁灵活多变等特点ꎬ使安全系数显著提高ꎬ巷道布置支护形式更加合理化ꎮ３.３㊀锚注支护对于普通支护无法维护围岩稳定的巷道中ꎬ为确保安全施工ꎬ杜绝安全隐患ꎬ可使用锚注技术施工ꎮ在开掘开采空区之前ꎬ通过锚杆向开采区打设空心锚杆ꎬ将浆液扩散至岩体内使松散的围岩提高强度ꎬ提高整体化ꎬ增加内摩擦角和内聚力ꎬ为后期掘进创造良好的施工条件ꎮ４㊀结㊀论深井巷道普遍处于高地压㊁高地温的环境ꎬ地质环境复杂ꎬ支护困难ꎮ本文主要阐述了巷道工程中破坏的主要原因ꎬ还有一些常见的支护方式ꎮ长期以来巷道支护一直是矿井工程的技术难题ꎬ经过国内外专家学者的不懈努力ꎬ取得了众多学术成果ꎬ为整个巷道工程也指明了研究方向ꎬ但因井下地质条件复杂多变ꎬ工程支护也不能墨守常规ꎬ灵活多变是巷道支护工程的特点ꎬ在探索未知复杂的工程仍需不断努力ꎬ不断丰富巷道支护工程的研究史ꎮ[ＩＤ:００６７０７]参考文献:[１]㊀何满潮.中国煤矿软岩巷道工程支护设计与施工指南[Ｍ].北京:科学出版社ꎬ２００４.[２]㊀李绍春ꎬ李仲辉.跨采软岩巷道支护技术[Ｊ].煤炭科学技术ꎬ２０００ꎬ２８(１０):１－３.[３]㊀王焕文ꎬ王继良.锚喷支护[Ｍ].北京:煤炭工业出版社ꎬ１９８９.[４]㊀刘建庄ꎬ张农ꎬ郑西贵ꎬ等.Ｕ型钢支架偏纵向受力及屈曲破坏分析[Ｊ].煤炭学报ꎬ２０１１ꎬ３６(１０):４８－５２.[５]㊀郭健卿.软岩控制理论与应用[Ｍ].北京:冶金工业出版社ꎬ２０１１.[６]㊀康红普.软岩巷道底臌的防治[Ｍ].北京:煤炭工业出版社ꎬ１９９３.１９。
岩土工程中的软岩地质特性及处理技术
岩土工程中的软岩地质特性及处理技术岩土工程是一门研究岩石和土壤在工程施工和结构设计中的力学性质和工程行为的学科。
在岩土工程中，软岩地质是一个重要的研究领域。
本文将介绍软岩地质的特性以及在岩土工程中的处理技术。
一、软岩地质的特性软岩是岩石的一种，其强度较低，易于破碎和变形。
软岩地质的特性主要包括以下几个方面：1. 抗压强度较低：软岩的抗压强度一般较低，容易受到外界应力的影响导致破坏。
这对于工程结构的承载能力和稳定性提出了较高的要求。
2. 易于变形：软岩在外界应力的作用下容易发生各种形式的变形，如压缩变形、剪切变形等。
这种变形性质使得软岩地层在工程中易出现沉陷、变形等问题。
3. 含水量较高：软岩地质中一般存在大量的水分，导致岩土体的稳定性和抗冲刷能力较弱。
同时，软岩地层中的水分还会影响工程结构的抗渗性能。
4. 地质构造复杂：软岩地质往往伴随着复杂的地质构造，如断裂、节理等。
这些地质构造对于软岩地层的稳定性和工程施工带来了较大的挑战。
二、软岩地质的处理技术针对软岩地质的特性，岩土工程中采用了一系列的处理技术，以保证工程的顺利实施和结构的安全可靠。
以下是常用的软岩地质处理技术：1. 地质勘察与分析：在进行软岩地质处理之前，必须进行详尽的地质勘察和分析工作。
通过对软岩地层的地质构造、物理性质等进行综合研究，了解其力学性质和变形规律，为后续处理提供依据。
2. 计算机模拟与数值分析：采用计算机模拟和数值分析软件，可以对软岩地质进行模拟，预测和分析不同工况下的应力响应和变形规律，从而指导实际工程的设计和施工。
3. 改良处理技术：包括土体加固、注浆、灌浆、冻结法等。
通过改变软岩地层的物理性质和力学性质，提高其抗压强度和稳定性，并改善其渗透性和抗冲刷性能。
4. 支护结构设计：对于软岩地层的工程，需要设计合适的支护结构来保护和稳定岩土体。
常用的支护结构包括锚杆支护、喷射混凝土衬砌、预应力锚索等。
5. 施工与监测技术：软岩地质处理过程中，合理施工和监测工艺非常重要。
隧道软岩大变形的力学机制及其防治措施
隧道软岩大变形的力学机制及其防治措施摘要：介绍软岩含义，简要分析隧道围岩变形机制，介绍国内外部分关于隧道变形的支护理论，列举了常见的支护措施及变形控制技术。
关键词：隧道软岩；力学机制；防治措施1软岩含义及力学特性关于软岩的含义至今仍然有多种解释。
1981年在东京召开的“国际软岩学术讨论会”规定“软弱、破碎和风化岩石”为软岩[1]，属于定性的规定。
国际岩石力学学会（ISRM）对软岩给出了定量的规定～定义软质岩为单轴抗压强度在0.5～25MPa的岩石。
近年来，在我国的水工、道路及矿山建设中，越来越多地涉及到软岩工程问题，大量工程实践提供了众多成功经验和失败教训，成为软岩技术发展的推动力。
孙钧教授总结软岩的基本特征是强度低，孔隙率高，容重小，渗水、吸水性好，易风化，易崩解，具有显著的膨胀性和明显的时效特性，认为高地应力地区的岩石蠕变将呈非线性性态发展。
2隧道围岩变形机理隧道围岩变形机理的研究进展和岩体力学的发展存在着紧密的关系。
在长期的工程实践和理论研究中，尤其是近代岩土力学、工程地质力学的发展，使我们对坑道开挖后在围岩中产生的物理力学现象有了一个较为明确的认识。
关于大变形的形成机制，一般分为以下两类[2]：（1）坑道开挖后将引起围岩一定范围内的应力重新分布和局部地壳残余应力的释放：从力学角度看：坑道开挖前的围岩处于初始应力状态，即前面所述的初始地应力场，我们称为一次应力状态。
坑道开挖后由于应力重新分布，坑道周边围岩处于由开挖引起的应力场中，这种应力状态我们称为二次应力状态，又称为毛洞的应力状态。
如果二次应力状态满足坑道稳定的要求，则可不加任何支护，坑道即可自稳。
如果坑道不能自稳就须施加支护措施加以控制，促使其稳定。
因此，采取支护措施后的应力场称为三次应力场或支护后的应力场。
应力控制实质上就是控制围岩的变形和松弛。
这是软弱围岩隧道设计施工的主要原则。
就是说要想控制住围岩的松弛，就要控制住围岩的变形。
（2）岩石中的某些矿物和水反应而发生膨胀。
软岩变形特征
软岩变形特征软岩是指抗压强度小于100MPa的岩石，其变形特征与硬岩有很大的不同。
软岩在地质工程领域中广泛存在，如隧道、坑道、水电站等建设中都会遇到软岩问题。
因此，了解软岩的变形特征对于地质工程设计和施工具有重要意义。
一、软岩的分类根据国际上惯例，软岩可以分为三类：粉砂质岩石、泥质岩石和火山碎屑。
其中粉砂质岩石主要包括粉砂岩、灰质粉砂岩和白云岩等；泥质岩石主要包括泥页岩、泥灰质页岩和泥盆纪灰泥页岩等；火山碎屑主要包括玄武质凝灰角礫石、安山玄武流纹安山玄武流纹玄武凝灰角礫石等。
二、软岩的力学特性1. 抗压强度小：软岩抗压强度一般小于100MPa，远低于硬性差的花崗岩、砂岩等。
2. 塑性变形大：软岩的塑性变形较大，因此在荷载作用下容易发生塑性变形，甚至发生流动现象。
3. 水分敏感性强：软岩的水分敏感性较强，当软岩中含有过多的水分时，其抗压强度会明显降低。
4. 粉化现象严重：软岩在受到荷载作用下容易出现粉化现象，表现为表面剥落、破碎等。
三、软岩的变形特征1. 塑性变形软岩在受到荷载作用下会发生塑性变形。
这种变形不仅会导致体积减小和密度增大，还会使得软岩表面产生裂缝。
当荷载超过一定限度时，软岩会出现流动现象，如泥流、泥石流等。
2. 粉化破碎粉化是指软岩表面或内部出现微小裂缝后，在荷载作用下逐渐扩展并最终导致整块岩石破碎。
粉化是软岩最常见的一种变形方式，也是造成隧道、地铁等软岩工程事故的主要原因之一。
3. 坍塌滑移坍塌滑移是指软岩在受到一定荷载作用下，由于内部结构弱化、粘聚力减小等原因，导致整块岩石发生向下滑动或向外倾斜的现象。
坍塌滑移是软岩变形中比较严重的一种，会对地质工程造成严重的影响。
4. 裂缝变形裂缝变形是指软岩在荷载作用下产生裂缝，并随着荷载大小和时间的变化而逐渐扩展和变形。
裂缝变形会导致软岩体积减小、密度增大、抗压强度降低等问题，对地质工程造成不利影响。
四、软岩的加固方法为了保证地质工程的安全可靠，需要对软岩进行加固。
岩土工程中的软岩力学特性
岩土工程中的软岩力学特性岩土工程是研究土壤和岩石力学性质及其在工程中的应用的学科，而软岩则是岩土体中一种特殊的岩石类型。
软岩具有一些与常规岩石不同的力学特性，这些特性对工程设计和施工具有重要影响。
本文将探讨软岩力学特性的相关内容。
一、软岩的定义和组成软岩是一种岩石类型，其力学性质介于岩石和土壤之间。
软岩通常由破碎的岩石颗粒、胶结物质和孔隙组成。
软岩的颗粒尺寸一般较小，胶结物质的含量较高，使得其整体的强度和稳定性相对较差。
软岩的含水量通常较高，孔隙度比较大，因此其渗透性较强，水在软岩体内的流动会对岩土体的力学性能产生显著影响。
此外，软岩的岩石颗粒之间的结合力较弱，容易发生变形和破坏。
二、软岩的力学特性1. 强度特性软岩的强度与其孔隙结构、胶结物质的类型和含量紧密相关。
一般来说，软岩的强度较低，既没有岩石的强度，也没有土壤的韧性。
软岩的强度通常由其内聚力和摩擦力决定。
由于软岩的颗粒较小、胶结物质较多，其内聚力往往较弱。
同时，软岩的孔隙度较大、胶结物质的性能较差，导致岩石颗粒间的摩擦力较小。
这些因素使得软岩在外力作用下容易发生破坏和变形。
2. 变形特性软岩的变形特性与其内部结构和高水分含量密切相关。
软岩具有较大的刚度和较小的延性。
在应力作用下，软岩会发生较大的弹性变形，而且变形过程中会伴随着较大的能量耗散。
软岩的变形行为常常表现为剪切破裂和塑性变形。
由于软岩的颗粒间结合较弱，所以在剪切应力下会出现剪切面，形成明显的破裂带。
同时，软岩还会发生塑性变形，即在一定应力作用下，整个软岩体会发生一定程度的非弹性变形。
3. 渗透特性由于软岩的孔隙度较大，孔隙间连通性好，软岩的渗透性较强。
水在软岩中的渗透速度相对较快，水流对软岩体的稳定性和强度产生较大影响。
渗透特性的研究在岩土工程中具有重要意义。
了解软岩的渗透性能可以帮助工程师评估软岩地基的稳定性和水文特征，为工程设计和施工提供科学依据。
三、软岩力学特性的工程应用1. 岩土工程中的支护设计软岩地质条件下的施工常常需要进行支护设计，以保证施工过程的顺利进行和工程的安全。
道路工程软岩地质地段施工方法
道路工程软岩地质地段施工方法
一、软岩的特性及相对措施
本合同段左右线隧道共有2108m 的软岩地质地层，软岩的特性是遇水软化，变形快，承载力差，因此施工时针对软岩的特点应采取以下措施：
(1) 疏通地表排水沟，堵塞地表裂缝，以防止地下水的渗漏。
(2) 及时排除洞内涌水。
(3) 超前加固围岩以阻止地下水的渗流。
(4) 预先加固基础，以防止结构产生较大的变形和沉降。
(5) 缩小开挖断面，以减少洞室周边收敛，防止土体深部拉裂而产生过大的松散荷载。
(6) 及时有效地施作支护结构，形成封闭的支护环防止围岩进一步风化软解。
二、施工方法
(1) 先派人在地表进行勘察，查找地表裂缝，测量裂缝的位置，分析裂缝的渗水对隧道的影响，并采用黏土堵塞裂缝。
(2) 对于洞内的地下水采用注浆止水和引排结合的办法，设计上已对软弱围岩地段采用了超前大管棚和小导管注浆等加固措施，在大管棚和小导管内注入水玻璃和水泥浆即可以加固围岩，又可以起到止水作用。
施工中根据围岩情况，隧道的中下部周边适当地增加超前注浆导管。
在隧道的两侧，每50m 设置一对集水坑，先用小型抽水机将水抽到最近的集水井，然后用大型抽水机将水排至洞外。
(3) 开挖与支护施工：为了减小开挖断面，及时封闭围岩，采用双侧壁导坑法开挖支护。
(4) 由于软岩的松散土压力很大，拱脚基础的稳定关系到整个结构的稳定。
因此，在侧壁导坑基础初期支护完成后，在仰拱与墙脚的结合部位增加6 根注浆锚杆，并且在断面推进5～10m 后及时地进行仰拱衬砌，以增强基础的承载力。
5. 根据量测结果及时进行两次衬砌。
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处理措施 ， 以期为今后类似基本力学指标
软岩 有两 个 基本 力学 属性 ：软化 临界 荷 载 和软 化临界 深 度 。
２ ． １ 软化 临界 荷载
软岩 的蠕 变试 验 表 明 ，当所施 加 的荷 载 小 于某
一
荷 载水 平 时 ， 岩 石 处于 稳定 变形 状 态 ， 蠕变 曲线 趋
软岩 的力学特性及 工程危害 防治
朱俊 勋
（ 成都理工大学地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室 ， 四川成都 ６ １ ０ ０ ５ ９ ）
摘 要： 软岩的分类界定及其 力学特性是 工程界讨论的热点问题。根 据这 类岩体具有抗剪强度低 以及具有明显的流变特性 、 可塑性、 膨胀性 、 崩解性和 易扰动性等力学特性 ， 分析 了软岩的工程危 害主要表现在边坡的稳定性和地下隧道 开挖 大变形等方面 ， 提 出在 实际工程中应根据具体的情况采取有效的防治措施 ， 降低软岩工程的危 害性。 关键词 ： 软岩 ； 工程分类 ； 工程力学特性 ； 危 害防治
定义 ： 在工程环境各种因素作用下 ， 呈现软弱或松散 破碎的 自 然性状 ， 产生显著变形或流动的岩体称为软 岩 。 路新景等依托黄河西霞院工程 Ｅ ３ ； 通过研究认
为 ：典型 的软岩是指单轴 抗压强度 在 ０ ＿ ３ ～ ２ ＭＰ ａ的超 固结 的含有 大 量不 规 律裂 隙 和隐 裂 隙的黏 土 质地 质
中图分类号 ： Ｘ ５ ４
文献标 识码 ： Ａ
文章编号 ： １ ６ ７ ４ — １ ０ ２ １ （ ２ ０ １ ４ ） Ｏ １ — ０ ０ ３ ６ — ０ ３
１ 引 言
在我 国 ， 各部 门对软岩 的划分采用不 同的标准 。 在
本 文 在前 人 对软 岩 的研究 基础 上 对软 岩 的力 学 和工 程特 性进 行 进一 步 的总 结 ，通过 对 工程 实践 中 遇到 的 软岩危 害 问题 进行 分类 ，并 总结 常用 的工 程
《 水利水电工程地质勘察规范》 （ Ｇ Ｂ ５ ０ ２ ８ ７ — １ ９ ９ ９ ） 的 围岩 分 类 中 给 出 了软 岩 和 极 软 岩 的 概 念 与 划 分 界
限 ：软 岩是 指 单 轴 抗 压 强 度 在 ５ ～ １ ５ Ｍ Ｐ ａ的一类 岩 石。 煤炭 部 门认 为软岩 应分 为地 质软 岩和 工程 软岩 ， 地 质 软 岩 的定 义 为 ： 具有软弱 、 松散 破 碎 、 膨 胀性 的 岩 体 的 总称 ； 工 程软 岩 定 义 为 ： 在工 程 力 的作 用 下 ， 能够 产生显 著塑性 变形和 流变 的工 程岩体 。 这个软岩 的地 质定 义指 出了软岩 的地质 自然 特性 ， 工程 定义指 出了工程 环境 及其 特性 …。还 有 一些 学 者提 出如下
ｗｉ ｔ ｈ ｔ ｈ ｅ ｓ ｐ ｅ ｃ ｉ ｉｃ ｆ ｓ ｉ ｔ ｕ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ｐｒ ａ ｃ ｔ ｉ ｃ ａ ｌ ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ｉ ｎ ｏ ｒ ｄ ｅ ｒ ｔ ｏ ｒ ｅ ｄ ｕ ｃ ｅ ｔ ｈ ｅ ｈ ａ ｒ ｍ ｏ ｆ ｓ ｏ ｔ ｆ ｒ ｏ ｃ ｋ ｅ ｎｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ． Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ ： ｓ ｏ ｔ ｆ ｒ ｏ ｃ ｋ； ｅ ｎ ｇ ｉ ｎｅ ｅ ｉｎ ｒ ｇ ｃ ｌ ａ ｓ ｓ ｉ ｉｃ ｆ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ； ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎｇ ｍｅ ｃ ｈａ ｎｉ ｃ ｓ ｃ ｈ ａ ｒ ａ ｃ ｔ ｅ ｒ ｉ ｓ ｔ ｉ ｃ ｓ ；ｈ ａ ｒ ｍ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ