对软岩变形问题的一些肤浅认识
软岩隧道施工期内变形分析
软岩隧道施工期内变形分析发表时间：2018-12-24T16:24:37.370Z 来源：《防护工程》2018年第28期作者：支立力[导读] 隧道围岩开挖后，原有的应力平衡被打破，围岩可能会产生较大的变形而失稳，导致坍塌事故。
中国水电建设集团十五工程局有限公司陕西咸阳 712000摘要：隧道围岩开挖后，原有的应力平衡被打破，围岩可能会产生较大的变形而失稳，导致坍塌事故。
因此对隧道的监测是必不可少的一个环节。
结合某软岩隧道现场实际监测数据，探讨了施工期内出口段三个连续断面拱顶沉降、净空收敛随时间的动态变化规律，得到了拱顶沉降及净空收敛稳定所需时间，为二次衬砌提供依据。
研究结论对软岩隧道施工具有一定的指导和借鉴。
关键词：软岩隧道：拱顶沉降；净空收敛；地表沉降Abstract：After excavation surrounding rock of tunnel，the original stress balance is broken，which will create larger deformation and instability of surrounding rock，leading to collapse. Hence the monitoring of the tunnel is one of the essential parts. Combined with the actual monitoring data of a soft rock tunnel，the dynamic change rules of time of vault settlement and clearance convergence of three consecutive sections was discussed during construction period. The stability time of vault settlement and clearance convergence was obtained，which can provide the basis for the secondary lining. We also analyzed the ground settlement of a section of the tunnel，and found that the change of land subsidence over time is similar.. In the end，the research conclusion can provide some guidance and references for construction of soft rock tunnel.Key Words：Soft rock tunnel：Vault settlement：Clearance convergence：Ground surface settlement.1 引言随着我国经济的快诉发展，国家交通网正在逐步完善，隧道的施工安全成为了人们关注的重点。
软岩大变形机理和处治方法的研究
软岩大变形机理和处治方法的研究摘要：大变形问题在隧道修建过程中非常常见，目前对该问题的研究也较多，因此存在不同的处治思路和方法。
现阶段此类问题的主要处治原则是加强围岩、控制变形。
针对火山隧道出口端K397+220-K396+880（ZK397+365-ZK396+860）段，由于岩体稳定性差，隧道层间结合力差，自稳性差。
基于此，本文通过分析软岩大变形的分类与发生机理，结合实际案例提出相应的处治方法，旨在降低软岩大变形给施工带来的不良影响。
关键词：围岩大变形；大变形机理；处治方法引言近年来，随着地下工程建设的快速发展，涌现出大量深埋长大隧道。
众所周知，地球的地壳运动始终在运动，从未停歇，46亿多年来，火山岩、沉积岩、变质岩在地壳的运动中相互交织融合形成软硬不均、高低不平的江河湖海、平川大山。
软质岩是多形态岩性中的一种，然而，隧道掘进遇到软岩则是一道难题。
复杂的工程地质条件与特殊的围岩力学性质致使隧道围岩大变形问题十分突出，严重制约隧道工程的施工建设安全与长期运营稳定。
为采取精准有效的应对措施，对围岩大变形加以防控，需要认真分析软岩大变形的机理并提出相应的处治方法，保障施工安全。
1.构造软岩大变形分类与发生机理1.1断层型大变形断层型大变形主要发生在区域断层带，围岩一般处于较高应力状态。
在隧道开挖前，断层中破碎带在较高围压的作用下紧密闭合。
隧道开挖后，断层中破碎带在水平构造应力与重力的时效作用下，发生塑性挤出、结构流变，最终发展为断层型大变形。
1.2碎裂型大变形碎裂型大变形是发生在构造节理发育带的构造软岩大变形，如节理密集带、褶皱核部及转折端。
大变形发生段围岩呈碎裂状，在处于原岩应力状态时受到高围压的作用，整体较稳定。
隧道开挖后，围岩应力重分布，结构面之间发生错动，碎裂的结构体产生滑移，围岩整体强度大幅度下降，持续扩容松弛，有显著结构流变体的特征，在强烈构造应力的作用下发展为大变形。
1.3小夹角型大变形小夹角型大变形是主要发生在顺层和缓倾岩层中，以隧道轴线与岩层面小角度相交为特点的构造软岩大变形。
软岩大变形发生的边界条件及对策探讨
Ｔｈｅ Ｄｉｓｃｕｓｓｉｏｎ ｏｆ Ｂｏｕｎｄａｒｙ Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ ｆｏｒ Ｌａｒｇｅ Ｄｅｆｏｒｍ ａｔｉｏｎ ｏｆ Ｓｏｆｔ Ｒｏｃｋｍ ａｓｓ ａｎｄ Ｉｔｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｃｏｕｎｔｅｒｍ ｅａｓｕｒｅｓ
ＺＨＡＮＧ Ｇｕａｎｇ—ｚｅ，ＣＨＡＩ Ｃｈｕｎ—ｙａｎｇ，ＳＯＮＧ Ｚｈａｎｇ，ＧＯＮＧ Ｊｉａｎｇ—ｆｅｎｇ
ｏｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎ ｓｈｏｕｌｄ ｂｅ ｃｏｎｓｉｄｅｒｅｄ ｉｎ ｃｏｎｓｔｒｕ ｃｔｉｏｎ， ａｎｄ ｔｈｅｎ ｄｅｔｅｒｍ ｉｎｅｄ ｔｈｅ ｔｕｎｎｅｌ ｓｕｐｐｏｒｔ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｏｆ ｌａｒｇｅ
ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｂｙ ｃａｒｒｙｉｎｇ ｏｕｔ ｔｈｅ ｔｅｓｔ；（４）Ｔｈｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｒｅｓｕｌｔｓ ｃａｎ ｂｅ ａｐｐｌｉｅｄ ｔｏ ｔｈｅ ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｅｎｇｉｎｅｅｒ ｉｎｇ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ
２０１８年 ８月 第 ８期 （总 ２３９）
铁 道 工 程 学 报
ＪＯＵＲＮＡＣＩＥＴＹ
文章 编号 ：１００６—２１０６（２０１８）０８—００２７—０５
软岩大变形
软岩大变形软岩大变形软岩大变形问题从20世纪60年代就作为世界性难题被提了出来，在地下工程的建设过程中，软岩问题一直是困扰工程建设和运营的重大难题之一。
特别是“九五”期间，我国10个能源建设基地有8个都相继出现了软岩问题，造成多对矿井的停产建设。
每年有大量的隧洞在软弱围岩中开挖，随着开挖深度的增加，软岩问题愈趋严重，直接影响着工程安全以及人身安全。
随着人类工程活动的不断增强，软岩隧洞系指塑性大变形工程岩体有关的岩体工程，而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。
工程软岩的定义不仅重视软岩的强度特征，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。
1.软岩大变形破坏特征软岩隧洞的大变形破坏特征不仅受围岩的力学性质影响，而且受隧洞所处的地应力环境和工程因素控制。
我国许多煤矿在采深不大的情况下，坑道的变形破坏并不强烈，常规支护即可维护隧洞稳定。
加大采深后，这些煤矿坑道额稳定性降低，变形破坏趋于强烈，常规支护难以维护坑道稳定，因此，软岩隧洞的变形破坏特征受多种因素控制。
一般来说，软岩隧洞的破坏具有以下特征：(1) 变形破坏方式多除一般隧洞中常见的变形破坏方式拱顶下沉、坍塌外，还有片帮和底鼓、底围隆破，隧洞表现出强烈的整体收敛和破坏。
变形破坏表现的形式既有结构面控制，又有应力控制型，尤以应力控制型为主。
(2) 变形量大拱顶下沉大于10cm，有的高达50cm，两帮挤入在20~80cm之间，底鼓非常强烈，在常规无仰拱支护的情况下，强烈的底鼓往往将整个隧洞封闭。
(3) 变形速度高软岩隧洞初期收敛速度可以达到3cm/d，即使施作了常规锚喷支护以后，软岩隧洞的收敛速度依然很高，可达2cm/d，而且其变形收敛速度降低缓慢，因此，在不长的时间内其变形收敛就很大，多则一年，少则几个月就将隧洞封闭。
(4) 持续时间长由于软岩具有强烈的流变性和低强度，因此，软岩隧洞开挖以后，围岩的应力重分布持续时间很长，软岩隧洞变形破坏持续很长时间，往往长达1~2年。
深部软岩巷道围岩变形研究现状与存在问题分析_赵红超
12011轨道巷掘进期间采用钻屑量（S）、瓦斯解吸指标（Δh2）和钻孔瓦斯涌出初速度（q）进行预测，预测结果如图3所示。
经统计，12011轨道巷在执行措施前预测超标率为23%，在执行措施后预测超标率下降到3.9%。
4.3巷道进尺义安矿在未采取巷帮截流抽放与主巷超前排放措施技术以前煤巷掘进月进尺不足40m，12011轨道巷采用巷帮截流抽放与主巷超前排放措施后，月进尺达到了100m以上。
5几点看法（1）在突出煤层巷道掘进中，应用巷帮截流抽放与主巷排放钻孔相结合的防突技术比单项技术措施更具有安全性和可靠性。
（2）巷帮截流抽放技术、主巷排放钻孔技术与有效的管理相结合，可以实现了突出区域煤巷快速掘进，提高了生产率。
（3）巷帮截流抽放技术和主巷排放钻孔技术都涉及到钻孔布置合理性问题，因此，不同煤层赋存条件和地质条件的区域，抽放钻孔和排放钻孔间距需要在考察抽放半径和排放半径的基础上设计。
作者简介王念红，男，河南省宜阳县人，1971年7月生，1993年7月毕业于淮南矿业学院矿井通风与安全专业，现任洛阳义安矿业有限公司总工程师，工程师。
（收稿日期：2009-4-2）深部软岩巷道围岩变形研究现状与存在问题分析中国矿业大学矿业学院赵红超王维中国矿业大学化工学院刘璐摘要目前，我国煤矿开采已经向深部发展，与之相伴的软岩巷道变形现象更加明显，综合国内外关于软岩巷道的理论研究现状，提出一种关于改变软岩微结构面的方式来解决相关问题的设想，并从理论上给予证明。
关键词深部矿井软岩巷道蠕变1引言目前，我国煤矿开采已经向深部发展。
我国的煤炭资源埋深在1000m以下的储量为2.95×1012t，占煤炭资源重量的53%。
据初步统计现阶段我国已经有数百对矿井开采深度超过1000m，其中，山东新汶孙村矿延伸水平深度已达到1300m。
同时，我国国有重点煤矿平均开采深度正在以10~25m/a的速度逐年增加[1]。
预计在未来20年我国将有更多煤矿进入1000~ 1500m的深度。
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。
软岩大变形
软岩大变形软岩大变形问题从20世纪60年代就作为世界性难题被提了出来，在地下工程的建设过程中，软岩问题一直是困扰工程建设和运营的重大难题之一。
特别是“九五”期间，我国10个能源建设基地有8个都相继出现了软岩问题，造成多对矿井的停产建设。
每年有大量的隧洞在软弱围岩中开挖，随着开挖深度的增加，软岩问题愈趋严重，直接影响着工程安全以及人身安全。
随着人类工程活动的不断增强，软岩隧洞系指塑性大变形工程岩体有关的岩体工程，而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。
工程软岩的定义不仅重视软岩的强度特征，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。
1.软岩大变形破坏特征软岩隧洞的大变形破坏特征不仅受围岩的力学性质影响，而且受隧洞所处的地应力环境和工程因素控制。
我国许多煤矿在采深不大的情况下，坑道的变形破坏并不强烈，常规支护即可维护隧洞稳定。
加大采深后，这些煤矿坑道额稳定性降低，变形破坏趋于强烈，常规支护难以维护坑道稳定，因此，软岩隧洞的变形破坏特征受多种因素控制。
一般来说，软岩隧洞的破坏具有以下特征：(1) 变形破坏方式多除一般隧洞中常见的变形破坏方式拱顶下沉、坍塌外，还有片帮和底鼓、底围隆破，隧洞表现出强烈的整体收敛和破坏。
变形破坏表现的形式既有结构面控制，又有应力控制型，尤以应力控制型为主。
(2) 变形量大拱顶下沉大于10cm，有的高达50cm，两帮挤入在20~80cm之间，底鼓非常强烈，在常规无仰拱支护的情况下，强烈的底鼓往往将整个隧洞封闭。
(3) 变形速度高软岩隧洞初期收敛速度可以达到3cm/d，即使施作了常规锚喷支护以后，软岩隧洞的收敛速度依然很高，可达2cm/d，而且其变形收敛速度降低缓慢，因此，在不长的时间内其变形收敛就很大，多则一年，少则几个月就将隧洞封闭。
(4) 持续时间长由于软岩具有强烈的流变性和低强度，因此，软岩隧洞开挖以后，围岩的应力重分布持续时间很长，软岩隧洞变形破坏持续很长时间，往往长达1~2年。
隧道软弱围岩大变形的特征
隧道软弱围岩大变形的特征
隧道软弱围岩大变形的特征是指隧道挖掘过程中，围岩承受巨大应力作用而发生显著变形的现象。
隧道围岩的弱化、裂隙扩展和塌方等问题会给隧道工程带来一系列的安全和施工困难。
首先，软弱围岩往往具有较低的抗压强度和弹性模量，容易受到来自地表和隧道内部的荷载作用而产生挤压和变形。
在隧道开挖过程中，地下水压力和岩土层的自重会增加围岩的应力，进而导致围岩发生挤压和塑性变形。
其次，软弱围岩存在较多的裂隙和脆弱层，这些裂隙和层面往往会随着开挖过程中的排空和应力变化而扩展和切割。
裂隙的扩展会导致围岩的失稳和片状岩体的脱落，增加了隧道施工过程中的风险和困难。
此外，软弱围岩容易受到地下水的侵蚀和渗流的影响，加速了围岩的破坏和溶解。
软弱围岩的溶解和破坏会导致隧道周围地层的沉陷和沉降，进一步加剧了围岩的变形和不稳定。
针对软弱围岩大变形的特征，隧道工程中需要采取一系列的支护措施和加固措施，以确保隧道的安全和施工的顺利进行。
常见的支护手段包括锚杆、喷射混凝土封固、钢架支撑等，这些措施能够增加围岩的抗压强度和稳定性，防止围岩的进一步变形和破坏。
总之，隧道软弱围岩大变形的特征是指围岩在隧道开挖过程中由于应力作用而发生的显著变形现象。
了解这些特征对于隧道工程的施工和安全至关重要，同时采取适当的支护措施和加固措施能够有效减少软弱围岩带来的风险和困难。
软岩隧道施工常见问题简析及
工程软弱岩石主要种类
• （1）只要具备软岩力学特征的火成岩、沉 积岩和变质岩，均属软弱岩石。
• （2）力学特征与软弱岩石相当的构造岩 （如：断层泥、胶结不良的糜棱岩和断层 角砾岩）均可视为软弱岩石。
• （3）力学特征与软弱岩石相当的风化岩 （风化岩是指在各种风化营力作用下，岩 石成分、结构与工程性质产生变异的次生 岩石）也属软弱岩石。
洞口及30m洞身处治历时5个月（2011年3月～2011年8 月）。 • （1）进口段 • 开挖时经常发生局部坍塌，采用微台阶法开挖；初期支护 采用I20工字钢架（间距80cm）及锚杆、钢筋网、喷混凝 土联合支护，初期支护20～50天后，左、右线长距离（约 30%区段）、连续数月发生较大变形、破坏而更换支护， 严重制约施工进度，工程成本剧增。一般拱顶下沉30～ 40cm，最大60cm,水平变形40～60cm，最大90cm，喷砼 严重开裂、剥落，钢拱架节点断裂、突出、破坏。
形破坏或泥化破坏 • （5）底板围岩承载力不足造成隧道结构整体沉降 • （6）支护时间不适宜，从而破坏隧道支护结构
软岩隧道突出问题实例
• 樟林隧道 • 设计为双向四车道高速公路，为分离式隧道，全长1160米，
全隧V级围岩占90%以上，典型软弱围岩隧道。 • 2009年6月开工，2011年2月，单口月均进尺40m，出口
• 石林隧道
• (1)大变形段
• 隧道进洞端经过165米浅埋段开挖后，连续1000m左右洞 围岩处于软岩地段，围岩砂土状强风化泥岩、砂岩为主， 拱部常有地下水渗出，呈淋雨状；围岩自稳能力极差，岩 体松散，开挖后拱部及边墙土体坍塌严重，该段按设计Z5 型支护参数施工后围岩压力不断增大，初期支护出现较大 变形，最大累计变形量达1.2米，局部采取注浆加固措施 仍造成初期支护侵入二次衬砌净空范围，约300m初支侵 入二衬净空，更换初期支护，严重制约进度（全隧道平均 月进尺61m），工程成本增加40%。
对软质岩石地基承载力的一点新认识
对软质岩石地基承载力的一点新认识对于软质岩石地基的承载力，我们一直以来都有一定的认识。
然而，随着科学技术的不断进步和研究的深入，我们对软质岩石地基承载力的认识也在不断更新。
本文将从不同角度探讨软质岩石地基承载力的新认识。
我们需要明确软质岩石地基的特点。
软质岩石地基指的是岩石的强度较低、变形性较大的地基。
这种地基在工程建设中常常面临着承载能力不足的问题，容易引发地基沉降、巨变、塌陷等不良后果。
因此，研究软质岩石地基承载力的新认识对于工程建设的安全和稳定至关重要。
一种新的认识是，软质岩石地基的承载力受到地下水位的影响。
地下水位的上升会增大软质岩石地基的饱和度，导致地基的强度下降。
因此，当地下水位较高时，软质岩石地基的承载力会明显下降，容易引发地基沉降和变形。
因此，在软质岩石地基的工程建设中，需要合理控制地下水位，以保证地基的稳定性。
软质岩石地基的承载力还与地基土壤的含水量有关。
研究表明，软质岩石地基中的含水量对地基的承载力有着直接的影响。
当地基土壤的含水量过高时，会导致土壤颗粒间的黏聚力下降，从而使地基的承载力减小。
因此，在软质岩石地基的施工过程中，需要合理控制土壤的含水量，以保证地基的稳定性和承载力。
软质岩石地基的承载力还与地基土壤的物理性质有关。
研究发现，软质岩石地基中的土壤颗粒大小、形状和结构对地基的承载力有着重要影响。
例如，土壤颗粒较小、形状较规则、结构较紧密的地基，其承载力较大；相反，土壤颗粒较大、形状较不规则、结构较疏松的地基，其承载力较小。
因此，在软质岩石地基的设计与施工中，需要合理选择土壤材料，以提高地基的承载力。
除了上述因素外，软质岩石地基的承载力还受到地基表面荷载的影响。
研究发现，地基表面的荷载会通过地基土壤传递到软质岩石地基中，从而影响地基的承载力。
当地基表面的荷载较大、作用时间较长时，会导致软质岩石地基的应力集中，从而导致地基的破坏和沉降。
因此，在软质岩石地基的工程建设中，需要合理控制地基表面的荷载，以减小地基的应力集中，提高地基的承载力。
软岩变形特征
软岩变形特征引言软岩是指抗压强度低于10MPa的岩石，其变形特征常受到地质力学和岩石工程学的关注。
软岩地区的开发与利用往往面临着诸多挑战，因此对软岩变形特征的研究具有重要意义。
本文将对软岩变形特征进行全面、详细、完整且深入的探讨。
一、软岩的定义和分类1.1 软岩的定义软岩是指抗压强度低于10MPa的岩石，其主要由粉状物质、粘土矿物和腐殖质等组成。
软岩通常具有较高的含水量，容易发生变形和破坏。
1.2 软岩的分类软岩根据其物质成分和形成过程可以分为多种类型，包括粉砂岩、粘土岩、页岩等。
不同类型的软岩具有不同的物理特性和变形特征，对于岩石工程来说，了解不同类型软岩的特点十分重要。
二、软岩变形特征的表现形式2.1 塑性变形软岩在受到外界应力的作用下，往往表现出较大的塑性变形。
这主要是由于软岩中的粒子之间存在较大的空隙，使得岩石易于发生滑动和变形。
2.2 产状变形软岩在形成过程中常受到多种构造力学和地质力学的影响，导致其呈现出特殊的产状变形特征。
例如，软岩区域常常存在倾斜、抬升和褶皱等产状变形。
2.3 空隙变形由于软岩中存在较大的孔隙结构，岩石容易发生孔隙变形。
软岩中的孔隙变形主要包括孔隙的闭合和扩张，这对于岩石工程而言具有重要的影响。
2.4 水力变形软岩通常具有较高的含水量，因此水力变形是软岩变形的重要表现形式之一。
水力变形主要包括渗流和溶解作用，这会导致软岩的物理性质发生改变。
三、影响软岩变形特征的因素3.1 静力因素软岩的变形特征受到多种因素的综合影响，其中静力因素是主要影响因素之一。
软岩受到地层的压力、重力和地壳运动等作用，会发生不同程度的变形和破坏。
3.2 动力因素动力因素也对软岩的变形特征具有重要影响。
地震、爆炸等外界动力作用会引起软岩的震动和振动，导致软岩发生变形和破坏。
3.3 温度因素软岩的温度变化也会导致其变形特征发生改变。
软岩在高温下易于软化和流动，而在低温下则容易发生冻胀和开裂。
3.4 水力因素水力因素对于软岩的变形特征有着重要的影响。
弱胶结软岩巷道围岩非协同变形及灾变机制
弱胶结软岩巷道围岩非协同变形及灾变机制胶结软岩是指由于胶结物存在而使岩石具有一定强度和可塑性的软岩。
其特点为胶结物充填在岩石颗粒之间，形成胶结体系，使得软岩表现出一定的强度和可塑性。
然而，胶结软岩在巷道开挖过程中容易出现非协同变形现象。
巷道围岩的变形特征主要表现为岩体的压缩、延展和剪切变形。
软岩的强度较低，容易发生压缩变形，而胶结物的存在使得岩体具有一定的延展性。
在巷道开挖过程中，软岩受到应力作用，产生压缩和延展变形，并伴随着剪切破坏。
非协同变形是指巷道围岩中不同部分之间的变形行为不一致。
在胶结软岩巷道中，胶结物和软岩之间的相互作用导致了局部围岩的非协同变形。
具体表现为巷道两侧围岩的变形特征不同，一侧围岩可能表现出较大的压缩变形，而另一侧则表现出较大的延展变形。
这种非协同变形的出现，会导致巷道围岩的不稳定性增加，进而引发灾变。
灾变是指巷道围岩在非协同变形的作用下发生的不可逆的破坏过程。
在弱胶结软岩巷道中，灾变主要表现为围岩的剥落、冒顶、塌方等现象。
胶结物的破坏和软岩的破坏相互作用，使得巷道围岩的稳定性受到严重威胁。
此外，灾变还可能引发其他连锁反应，如地下水涌入、岩爆等，给巷道施工和后续工作带来严重的安全隐患。
胶结软岩巷道围岩非协同变形及灾变的机制主要包括胶结物的破坏、软岩的变形和应力分布不均匀等因素。
胶结物在受到应力作用时可能发生破坏，破坏后胶结物的强度减小，导致围岩的稳定性下降。
同时，软岩在应力作用下容易发生压缩、延展和剪切变形，进而引发非协同变形现象。
此外，应力分布的不均匀也会导致巷道围岩的非协同变形和灾变。
弱胶结软岩巷道围岩非协同变形及灾变是巷道施工中的重要问题。
为了保证施工安全和工程质量，需要对巷道围岩的变形特征、非协同变形机制和灾变机制进行深入研究，并采取相应的支护和加固措施，以提高巷道围岩的稳定性和安全性。
软岩边坡变形破坏机理
软岩边坡变形破坏机理一、前言软岩边坡是指由软岩构成的边坡，其特点是岩体强度低、可塑性大、易变形和破坏。
软岩边坡在地质灾害中占有重要地位，其变形和破坏机理的研究对于预防和治理软岩边坡灾害具有重要意义。
二、软岩边坡变形机理1. 岩体物理特性软岩的物理特性决定了其易发生变形和破坏。
软岩的孔隙度大、渗透性好，容易与外界水分接触，导致水分进入岩体内部，使得岩体内部产生饱和状态。
同时，软岩的强度低，易受外力作用而发生变形。
2. 地质构造特征软岩边坡所处地区的地质构造特征也会影响其变形机理。
例如，在断层带附近的软岩边坡上，由于断层活动导致应力集中，容易引起较大规模的滑动或崩塌。
3. 外力作用外力作用是导致软岩边坡发生变形和破坏的主要原因之一。
外力作用包括自然因素和人为因素。
自然因素包括降雨、地震等，而人为因素则包括开采、挖掘等。
4. 水分作用水分作用是导致软岩边坡发生变形和破坏的重要原因之一。
水分作用主要表现为两种形式：一是水分渗透到岩体内部，使得岩体内部产生饱和状态，从而引起岩体的流动性增加；二是水分在岩体内部形成冻融循环，导致岩体内部应力状态变化，从而引起软岩边坡的变形和破坏。
三、软岩边坡破坏机理1. 滑动滑动是软岩边坡最常见的破坏方式之一。
滑动通常发生在软岩层与硬质地层之间或者在不同软岩层之间。
滑动主要受到外力作用、地质构造特征和水分作用等影响。
2. 坍塌坍塌是指软岩边坡整体向下移动或者垮塌的现象。
坍塌通常发生在整个边坡的上部或者下部，其主要原因是岩体内部的应力状态发生了变化。
坍塌通常受到地质构造特征、外力作用和水分作用等影响。
3. 滑移滑移是指软岩边坡局部向下滑动的现象。
滑移通常发生在软岩层与硬质地层之间或者在不同软岩层之间。
滑移主要受到外力作用、地质构造特征和水分作用等影响。
4. 剪切破裂剪切破裂是指软岩边坡中出现的断裂现象。
剪切破裂通常发生在软岩层与硬质地层之间或者在不同软岩层之间。
剪切破裂主要受到外力作用、地质构造特征和水分作用等影响。
软岩隧道大变形成因分析及处置措施
软岩隧道大变形成因分析及处置措施摘要：本文对软岩隧道大变形机理进行分析，详细介绍了软岩地区常见的支护设计和软岩区施工阶段的质量控制措施，以解决当前施工阶段出现的问题，以期为软岩区隧道建设提供借鉴和参考。
关键词：软岩隧道；大变形；成因分析；处置措施0 引言由隧道大变形引起的地质灾害屡见不鲜，困扰着软岩区隧道的建设。
首例出现软岩大变形的隧道是1906年建成的新普伦隧道（全长19.8Km），比较有代表性的是奥地利陶恩隧道，施工期间产生50~120cm的变形，日最大变形量达到20cm。
国内比较有代表性的有乌鞘岭隧道，拱顶沉降达到105cm，周边收敛达到103cm，而凉风垭隧道的周边收敛值达到197.25cm，此类的地质问题还有许多，软岩隧道不仅延长建设的周期，而且还会大幅增加工程造价。
软岩隧道的支护理论有多种，20世纪初由Haim、Rankine等提出的古典压力理论，以及在之后提出的塌落拱理论，这也是新奥法的理论基础，其核心是隧道围岩具有自稳能力，L.V.Rabcewicz提出新奥地利隧道施工方法（即新奥法），其后还有应变控制理论、能量支护理论、轴变论、软岩工程力学支护理论等。
近年来结合数值模拟技术，可以对隧道变形进行初步的了解，提高设计的准确性，在施工技术、监测手段上也取得较大的发展，复合式衬砌、超前支护等应用于隧道工程中，高精度、自动化、智能化的监测设备用于隧道变形和应力监测[1]。
1 隧道围岩大变形机理1.1 软岩大变形的工程定义目前对于围岩大变形尚未有明确的定性和定量判断依据，只是根据地质条件，以某一角度进行判断，而在实际的工程中，软岩大变形并未列入规范中。
软岩区隧道产生大变形与地质条件、时间、隧道的尺寸规模、埋深等有着密切关系，根据以上的影响因素，本文对软岩大变形给出如下定义：软弱围岩在水（包括地下水和地表渗水）的作用下，采取常规的支护设计，围岩产生塑性变形，且无法有效控制，其变形量已经超过预留变形量或者规范的允许值，或者具有这种趋势，当二衬施工工后一段时间内，变形仍不稳定，且导致衬砌结构开裂的现象称为软岩大变形。
对软岩变形问题的一些肤浅认识
对这几天对软岩变形论文的收集做了些归纳、总结，希望能提供给你们些许方向。
由于时间仓促，没有做系统的深入研究，对某些论文中的观点未作验证。
一、国内外工程实例1、南昆线家竹箐隧道[1]隧道于1996年建成，全长约4990m，发生大变形段落全长390m，拱顶最大下沉量为160cm，周边最大位移量为240cm，隧底最大隆起量100cm。
围岩为煤系地层，以煤、泥岩、砂质泥岩、和钙质细砂岩为主，最大主应力19.62Mpa，最大水平主应力16.09Mpa，最大垂直主应力8.57Mpa。
采用8m长锚杆加固围岩等措施整治。
2、兰新二线乌鞘岭隧道隧道于2005年建成，全长20050m。
隧道穿越F4~F7等4条区域性大断层组成的宽大挤压构造带，线路长度为7587m，其中岭脊段志留系板岩夹千枚岩和F7断层泥砾带等软弱围岩发生大变形。
岭脊段最大水平收敛达1209mm，最大拱顶下沉367mm，平均累计变形F4、F5、志留系板岩夹千枚岩、F7几个区段分别为90mm~120mm、300mm~400mm、200mm~400mm、150mm~550mm。
最大变形速率F4、F5、志留系板岩夹千枚岩、F7几个区段分别可达73mm/d、143mm/d、165mm/d、167mm/d。
165mm/d；F7断带累计变形150~550mm、最大变形速率167mm/d。
最大水平主应力约22Mpa。
3、奥地利的陶恩隧道[1]隧道于1985年建成，全长6400m，最大位移速度20cm/d，最大变形量120cm，围岩为绿泥石、绢云母千枚岩，地应力16~27Mpa。
采用6~9m长锚杆整治。
4、奥地利的阿尔贝格隧道隧道于1979年建成，全长13980m，最大变形速度11.5 cm/d，最大变形量70cm，围岩为以千枚岩为主，地应力13Mpa。
采用9~12m长锚杆整治。
5、日本的惠那山隧道隧道于1985年建成，全长8635m，边墙最大变形56cm，拱顶最大下沉93cm，围岩为风化花岗岩组成的断层破碎带，地应力为10~11Mpa。
软岩隧道工程问题分析
软岩隧道工程问题分析1概述随着交通事业的快速发展，越来越多的隧道工程将会在地形、地貌及地质背景复杂的西部山区修建。
隧道在施工过程中不可避免的会遇到软弱围岩、高地应力围岩、断层破碎带等复杂的地质状况。
通常意义上，穿越这些地区的隧道统称为软岩隧道。
软岩隧道开挖易造成围岩大变形，控制围岩变形也是软岩隧道开挖所要解决的主要问题之一。
尤其是对于穿越软弱地层的大跨度隧道而言，如果支护不强或支护不及时，将会发生塌方冒顶或二次衬砌严重开裂现象，将会给工程安全性造成严重的威胁。
通常来说，隧道围岩大变形指在高地应力软弱围岩条件下，围岩发生沉降破坏并最终导致隧道围岩失稳的现象。
其实质是围岩产生剪应力使得岩体彼此错动、断裂破坏，也就是说使围岩的自稳能力丧失，产生塑性变形，进而迫使围岩向开挖洞室方向挤压，产生大变形的现象。
对于大变形的界定，铁二院考虑了预留变形量的影响，认为单线隧道适当的预留变形量一般不大于150mm，双线隧道一般则不大于300mm，正常的变形量上限取上述值的0．8倍，在支护位移上，若单线隧道大于130mm，双线隧道大于250mm，就认定为发生了大变形。
近年来，随着深埋特长隧道建设的日益增多，国内外对软弱围岩隧道大变形的变形机理、变形特征、控制措施、施工工法及支护时机等等方面做了大量的研究，并取得了一定的成果。
2大跨软岩隧道存在的问题由于地层地质的复杂性，大跨软岩隧道工程仍然面临着以下几个急需解决的关键问题:1)对围岩变形的判断与控制。
对于软岩隧道围岩变形的研究主要集中在三个方面:a．从理论方面对变形机理进行研究;b．选择合理的施工工法对围岩变形进行控制;c．运用有限元或其他数值模拟的手段对围岩的变形量和变形趋势进行预测。
从众多的学术论文和科研成果中不难发现，对于围岩变形的机理多是采用连续性介质理论进行分析，而实际工程中的围岩是非连续的，它是岩块和结构面在三维空间的一种非定向关系。
尤其是对于地质状况比较复杂的软弱围岩，都是由多种物理成分组成的，且各物理成分的大小、多少及分布具有很大的随机性。
软岩大变形
软岩大变形软岩大变形问题从20世纪60年代就作为世界性难题被提了出来，在地下工程的建设过程中，软岩问题一直是困扰工程建设和运营的重大难题之一。
特别是“九五”期间，我国10个能源建设基地有8个都相继出现了软岩问题，造成多对矿井的停产建设。
每年有大量的隧洞在软弱围岩中开挖，随着开挖深度的增加，软岩问题愈趋严重，直接影响着工程安全以及人身安全。
随着人类工程活动的不断增强，软岩隧洞系指塑性大变形工程岩体有关的岩体工程，而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。
工程软岩的定义不仅重视软岩的强度特征，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。
1.软岩大变形破坏特征软岩隧洞的大变形破坏特征不仅受围岩的力学性质影响，而且受隧洞所处的地应力环境和工程因素控制。
我国许多煤矿在采深不大的情况下，坑道的变形破坏并不强烈，常规支护即可维护隧洞稳定。
加大采深后，这些煤矿坑道额稳定性降低，变形破坏趋于强烈，常规支护难以维护坑道稳定，因此，软岩隧洞的变形破坏特征受多种因素控制。
一般来说，软岩隧洞的破坏具有以下特征：(1) 变形破坏方式多除一般隧洞中常见的变形破坏方式拱顶下沉、坍塌外，还有片帮和底鼓、底围隆破，隧洞表现出强烈的整体收敛和破坏。
变形破坏表现的形式既有结构面控制，又有应力控制型，尤以应力控制型为主。
(2) 变形量大拱顶下沉大于10cm，有的高达50cm，两帮挤入在20~80cm之间，底鼓非常强烈，在常规无仰拱支护的情况下，强烈的底鼓往往将整个隧洞封闭。
(3) 变形速度高软岩隧洞初期收敛速度可以达到3cm/d，即使施作了常规锚喷支护以后，软岩隧洞的收敛速度依然很高，可达2cm/d，而且其变形收敛速度降低缓慢，因此，在不长的时间内其变形收敛就很大，多则一年，少则几个月就将隧洞封闭。
(4) 持续时间长由于软岩具有强烈的流变性和低强度，因此，软岩隧洞开挖以后，围岩的应力重分布持续时间很长，软岩隧洞变形破坏持续很长时间，往往长达1~2年。
输水隧洞软岩变形治理探讨
输水隧洞软岩变形治理探讨摘要：隧洞开挖后，在构造节理发育带的软岩变形洞段，围岩应力重新分布，结构面间发生错动，碎裂结构体产生滑移，围岩整体强度大幅下降，持续扩容松弛，在强烈构造应力的作用下发展为变形。
本文结合引水隧洞软岩变形治理效果，提出了隧洞软岩变形治理的认识。
关键词：隧洞、软岩、变形、治理1.工程概况某引水隧洞起止里程YX60+117.226～YX74+696.067，线路全长14.58km，设4条施工支洞。
隧洞设计断面形式为城门洞型，永久断面尺寸为3.0×3.9m，混凝土衬砌厚度为40cm～50cm。
引水隧洞沿线分布J2s、J2z、J1f地层，含泥岩、粉砂岩等红层软岩， J2z粉砂岩类具有弱膨胀性，J2z泥质岩类具有中等膨胀性，J1f粉砂岩类具有中等膨胀性，J1f泥质岩类具有弱～中等膨胀性；J2s粉砂岩类具有弱膨胀性，J2s泥质岩类具有中等膨胀性。
某引水隧洞软岩变形洞段岩性为：侏罗系下统冯家河组（J1f）紫红色、紫灰中层状～中厚层状泥岩，全～强风化，为极软岩，泥岩遇水易软化、泥化，且具有弱～中等膨胀性。
未揭露大的地质构造，主要发育三组结构面，挤压现象明显，结构面微张～张开，泥质充填。
岩体完整程度为较破碎、破碎，岩体结构为碎裂结构、散体结构。
隧洞位于地下水位线以下，掌子面潮湿，局部有线状流水，地下水活动性中等。
2.软岩变形分析2.1变形情况某引水隧洞YX60+958～YX60+983已支护完成的断面，出现不同程度的开裂、变形。
表现为边墙中部隆起、顶部下沉、初支开裂，侵占设计断面。
其中，左侧边墙中部变形最大，最大变形约50cm，顶部最大下沉23cm，右侧变形约20cm。
支护时已在钢拱架底板增加横撑，钢拱架已成闭环，底板未见明显隆起。
2.2变形分析变形洞段揭露围岩主要为全风化泥岩、粉砂质泥岩等极软岩、软岩，开挖时干燥无水，支护完成后，上部裂隙水、周边层间水向开挖断面周边下渗、汇集，泥岩遇水软化、泥化，加之膨胀作用，产生软岩塑性变形。
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对这几天对软岩变形论文的收集做了些归纳、总结，希望能提供给你们些许方向。
由于时间仓促，没有做系统的深入研究，对某些论文中的观点未作验证。
一、国内外工程实例
1、南昆线家竹箐隧道[1]
隧道于1996年建成，全长约4990m，发生大变形段落全长390m，拱顶最大下沉量为160cm，周边最大位移量为240cm，隧底最大隆起量100cm。
围岩为煤系地层，以煤、泥岩、砂质泥岩、和钙质细砂岩为主，最大主应力19.62Mpa，最大水平主应力16.09Mpa，最大垂直主应力8.57Mpa。
采用8m长锚杆加固围岩等措施整治。
2、兰新二线乌鞘岭隧道
隧道于2005年建成，全长20050m。
隧道穿越F4~F7等4条区域性大断层组成的宽大挤压构造带，线路长度为7587m，其中岭脊段志留系板岩夹千枚岩和F7断层泥砾带等软弱围岩发生大变形。
岭脊段最大水平收敛达1209mm，最大拱顶下沉367mm，平均累计变形F4、F5、志留系板岩夹千枚岩、F7几个区段分别为90mm~120mm、300mm~400mm、200mm~400mm、150mm~550mm。
最大变形速率F4、F5、志留系板岩夹千枚岩、F7几个区段分别可达73mm/d、143mm/d、165mm/d、167mm/d。
165mm/d；F7断带累计变形150~550mm、最大变形速率167mm/d。
最大水平主应力约22Mpa。
3、奥地利的陶恩隧道[1]
隧道于1985年建成，全长6400m，最大位移速度20cm/d，最大变形量120cm，围岩为绿泥石、绢云母千枚岩，地应力16~27Mpa。
采用6~9m长锚杆整治。
4、奥地利的阿尔贝格隧道
隧道于1979年建成，全长13980m，最大变形速度11.5 cm/d，最大变形量70cm，围岩为以千枚岩为主，地应力13Mpa。
采用9~12m长锚杆整治。
5、日本的惠那山隧道
隧道于1985年建成，全长8635m，边墙最大变形56cm，拱顶最大下沉93cm，围岩为风化花岗岩组成的断层破碎带，地应力为10~11Mpa。
采用9m和13.5m的长锚杆整治。
二、软岩大变形机理研究
1、关于大变形定义的讨论
隧道围岩大变形是软岩地质中常见的一种地质灾害。
大变形是一种塑性破坏和塑性流动。
20世纪初期以来，国内外许多学者从形成机制、预测方法、防治措施等诸多方面对大变形进行广泛地研究。
然而，迄今为止，国内外学术界对大变形的定义、分级、形成机制、位移控制等问题尚未形成统一的认识。
目前工程界和学术界对软岩隧道大变形尚无统一的定义。
徐则明从大变形的6个特征对大变形进行了概况描述，何满潮认为软岩的大变形是个塑性大变形，卞国忠从围岩变形量上（变形量>400mm）给大变形做了界定。
2、软岩大变形机理
软岩大变形的成因比较复杂，一般可归为两大类：一是开挖形成应力重分布超过围岩强度而发生塑性化；二是岩石中某些矿物和水反应而发生膨胀。
从各个大变形的工程案例上，发生大变形的地段，岩体具有一些共同的特性，如：岩体受区域性构造影响较大，普遍节理很发育，完整性差；岩石的强度和模量较高，同时岩体的强度和模量较低；高地应力环境；隧道内有少量地下水。
①高地应力对软岩变形的贡献
研究表明，当强度应力比（Rb/σmax）小于0.3~0.5时，即能产生比正常隧道开挖大一倍以
上的变形。
此时洞周将出现大范围的塑性区，随着开挖引起围岩质点的移动，加上塑性区“剪胀”作用，洞周将产生很大位移。
所以，高地应力是大变形的一个重要原因。
刘高[2]等人总结出了围岩变形的破坏机理，即：“原岩应力较高，故一旦开挖，随即发生内应力释放和回弹，并引起相应的应力调整和变形。
隧道开挖卸载相当于在原岩应力状态上叠加相应反向拉应力，于是工程岩体（尤其是层状和似层状岩体）在类似横弯或纵弯作用下发生扰曲，或者沿结构面发生剪胀滑移变形，岩体强度降低，围岩发生体积膨胀变形（扩容）。
”同时，他还指出“开挖前岩体处于高地应力场的高围压环境，而开挖后的工程岩体则处于高地应力状态下的低围压和高应力差环境。
”
对各个软岩变形案例的研究，表明隧道变形破坏最严重的部位多在拱顶和拱墙的交界处。
因此，许多学者指出，高地应力软岩破坏的围岩环境并不是高围压环境。
胡玉根[3]指出，“决定围岩破坏围压高低的是围岩中的径向应力，它是围岩三向应力中最小者……高应力软岩尽管初始地应力高，但破坏的围压环境仍为低压环境。
”他进一步指出，“引起隧道收敛的不仅有应力改变导致的围岩弹性体积应变的变化和围岩的蠕变，而且有围岩的破坏扩容，并且后者在隧道的收敛中往往起主要作用。
”张志强[4]更是通过分析家竹箐隧道和华蓥山隧道大变形的特征，指出“受非静水应力场作用的隧道，当地应力水平足够高，而围岩性质较软时，最大位移方向将会与最大主应力方向正交，而不是与它平行。
”
②围岩松动圈理论[5]
围岩松动圈理论按松动圈大小划分了围岩类别，将Lp≥150cm的围岩划分为软岩。
它指出，当Lp≥150cm后，所有刚性支护，如料石、混凝土、普通金属支架等已不能有效的进行支护，只有采用支护能力较强的可缩性支护才能适应。
三、软岩大变形防治措施研究
在大变形防治措施方面，国内外的学者和工程技术人员结合工程实践进行了大量的探索，已经取得了不少值得借鉴的成果。
但是，目前的现实是，防治措施的应用超前于理论研究，许多加固技术和机理不清、设计缺乏理论依据。
目前国内外工程实例均将长锚杆作为治理大变形的主要措施，且均获得了成果。
根据国外工程实例和家竹箐隧道的经验，认为整治大变形的原则可用24个字概括，具体为：“加固围岩、改善洞形、先柔后刚、先放后抗、变形留够、底部加强”。
[1]
四、参考文献：
[1]高世军，家竹箐隧道整治大变形的主要措施[J]，世界隧道，1998(1)；
[2] 刘高等，高应力软岩巷道围岩变形破坏研究[J]，岩石力学与工程学报，2000(11)；
[3]胡玉根，李铁汉，高应力下软岩变形机制及防治对策探讨[J]，中国地质灾害与防治学报，1995(12)；
[4]张志强，光宝树，软弱围岩隧道在高地应力条件下的变形规律研究[J]，岩土工程学报，2000(11)；。