软岩的力学特性及工程危害防治

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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:１０３９６９/ｊｉｓｓｎ１６７２－４０１１２０１８１００４６ＤｅｓｔｒｕｃｔｉｏｎＭｅｃｈａｎｉｓｍａｎｄＣｏｎｔｒｏｌｏｆＳｏｆｔＲｏｃｋＲｏａｄｗａｙｓＬＩＮａｉｄｉ(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。

铁路软岩隧道施工安全与质量控制

建立完善的应急预案和救援机制，提高应对突发事件的能力
加强国际合作与交流，借鉴国际先进经验和技术
引入先进技术和设备，提高施工过程的自动化和智能化水平，减少人为因素对施工质量的影响。加强质量安全管理体系建设，完善质量安全管理制度和操作规程，提高施工企业的规范化管理水平。强化质量安全意识教育，提高施工人员的安全意识和技能水平，确保施工过程的安全可控。推进质量安全文化建设，营造关注质量安全的企业氛围，增强员工对质量安全管理的认同感和执行力。
隧道施工前进行地质勘察和风险评估，制定相应的施工方案和安全措施
加强施工过程中的监控和检测，及时发现和处理质量问题和安全隐患
针对不同地质条件和施工环境，采取相应的施工工艺和技术措施，确保施工质量稳定可靠
建立完善的质量管理体系和安全管理制度，加强人员培训和教育，提高施工人员的素质和安全意识
PART FIVE
改进建议：加强施工监控量测，及时掌握隧道围岩变形情况，优化施工方案，确保施工安全。
经验教训：在施工过程中，应注重环境保护，采取有效措施减少施工对周边环境的影响。
改进建议：加强技术创新，提高隧道施工机械化水平，提高施工效率和质量。
PART SIX
智能化技术：利用大数据、物联网、人工智能等技术提高隧道施工安全与质量控制的智能化水平。
新型材料：研发和应用新型材料，提高隧道结构的稳定性和耐久性，降低施工风险。
绿色施工：推广绿色施工理念和技术，减少施工对环境的影响，提高隧道施工的可持续性。
信息化管理：建立信息化管理系统，实现施工过程实时监控、数据共享和智能分析，提高管理效率和安全性。
制定更加严格的施工安全和质量管理体系
推广先进的检测和监测技术，确保施工安全和质量

软岩边坡破坏特征及防治措施研究

来看，软岩构成的边坡，主要由于软岩具有崩解性、膨胀性等，水理性质较差，边坡防水成为保证边坡稳定的重中之重，一旦泡水，
人工边坡滑塌几乎是必然的。
干燥饱和吸水率／％
＞９０
膨胀性分级
强
６５— ９Ｏ
４０—６５
５０— ９Ｏ
软岩边坡破坏特征及防治措施研究
熊靖辉龙晓丽
１０００９８）（中航勘察设计研究院有限公司，北京
摘要：阐述了软岩的物理力学性质与地层特性，并针对滑坡（塌）的特征，对滑坡（塌）的机制进行了分析，指出开挖边坡的防水措施是施工的重中之重，必须做好防排水工作，另外，对坡面进行防渗处理能有效避免形成厚层滑动。关键词：软岩，边坡，特性，滑坡
２．４２．４２．３
子样数
平均值
５
２．４
３
２．４４
５
２．７２９
１
１Ｏ．１
５
４．８９
３
３．８
粉砂质最大值泥岩最小值
６
２．５２．３２５
２．５４２．３３２２
软岩地层膨胀性及崩解性指标
同时对３件泥岩岩（芯）样进行了自由膨胀率试验以及耐崩
能作为其是否能够滑塌的判断依据，实际放坡达到１：１．００，甚至解性试验，测得的自由膨胀率介于２７．０％一５２．０％，耐崩解性指数

软岩的物理力学性质

许
内含
国
对象，仅仅围绕工程活动的局部，即围岩；
安
现象，围岩变形量大、破坏程度高；
2020/ 6/25
要求，控制围岩的稳定性。
4
第一节软岩的概念
地质软岩与工程软岩关系
第
二是地质软岩而非工程软岩
章
软
工程荷载小于地质软岩，地质软岩不产生显著变形，
岩
不作为工程软岩。
的
物既是地质软岩又是工程软岩
10%～15%，自由膨胀率大于40%时，通常认为属于膨胀性软岩。在这种围岩中掘进巷道就有发生膨胀的危险。
软
岩
岩层吸水膨胀是影响软岩工程稳定性的重要因素，也
的物
是软岩巷道底鼓的主要原因之一。
理
力学性
在软岩矿井的巷道岩帮内有时赋存有厚度较薄的粘泥夹层，当巷道掘进岩面刚揭露时，此夹层比较干燥和坚固；但隔1～2天后，就会发现它表层的
章
叫孔隙率）n和孔隙比e来表示，可根据岩石的相对密
软岩
度d和干密度ρc计算求得
的
孔隙度或孔隙率是指岩石试件内各种裂隙、孔隙的体积总
物理
和与试件总体积V之比。
力
学性质
n V Vc V
1 Vc V
1 Vc gG GV
1 c d w
1
c d w
100%
孔隙比指岩石试件内各种裂隙、孔隙的体积总和与试件内
安
“弱”：强度低
2020/
6/25
3
第一节软岩的概念
工程软岩
第
二在工程力作用下产生显著变形的工程岩体。
章
软
要点
重力
岩
工程力
构造应力

隧道开挖中的软岩掘进力学分析

隧道开挖中的软岩掘进力学分析隧道是现代城市交通建设中不可缺少的一环，例如地铁、高速公路、铁路等。

隧道建设过程中，需要进行隧道开挖工作。

而在隧道开挖中，往往会碰到软岩层，对于软岩挖掘力学的研究十分必要。

软岩层是一种相对较弱的岩石，在接受较大的荷载时容易发生变形和破坏。

在隧道开挖中，会给软岩层施加超出其承载能力的荷载，容易造成隧道坍塌等安全问题。

因此，必须对软岩层的物理力学特性进行研究和分析，制定合理的开挖方案，以确保隧道建设的安全性和可靠性。

一般来说，软岩层受到荷载后会出现弹性变形和塑性变形两种类型。

其中弹性变形对于大部分工程来说不会产生影响，而塑性变形则是隧道开挖中最具挑战性的问题之一。

塑性变形会导致岩体的稳定性发生变化，使得在塑性变形区域内的支护工作非常困难。

此外，塑性变形还会使得隧道周围的土壤和岩石松动，导致隧道结构变脆弱，从而增加了隧道施工中的安全隐患。

为了研究软岩层开挖中的力学问题，需要先了解软岩的物理力学特性。

软岩层的物理力学特性包括荷载-变形曲线、岩层强度、裂隙发育程度和岩体的损伤程度等。

这些特性可以通过采集并测试软岩样本的方式进行研究。

重点研究岩石的受力变形过程，在开挖过程中，由于负荷的影响，不论是软岩还是硬岩都会出现一定程度的变形，其中硬岩层变形相对指标较小。

在隧道开挖过程中，建议采用分步挖掘法，在大型机械的加持下将岩土挖出；同时在围岩自身能够承受荷载的前提下进行优化设计，结构抗倾覆能力必须符合要求。

在开挖过程中，还需要进行必要的支护工作。

常用的支护结构有钢支撑、混凝土衬砌、灌浆等，钢支撑具有工程量小、施工灵活等优点，是目前在隧道工程中应用较广的一种支护方式。

而混凝土衬砌及灌浆等方式，由于需要较大的工程量和施工周期，并且不灵活，所以目前仅在适用场合中应用。

除此之外，还需要对开挖过程中的贯通槽等施工方法进行研究。

贯通槽是在支护体系内钢架梁或钢撑的连接体系，其主要作用为分散侧向位移，控制整体平移，防止出现翻转或坍塌等不良现象。

强风化软岩巷道支护及其稳定性阐述

强风化软岩巷道支护及其稳定性阐述强风化软岩是一种较为脆弱的地质岩层，容易受到风化和侵蚀的影响。

在矿山、隧道和地下工程中，遇到强风化软岩的情况并不少见。

对于强风化软岩巷道的支护及其稳定性，是工程建设中需要重点关注和解决的问题。

本文将从强风化软岩的特点、巷道支护的方法和稳定性方面展开阐述，希望能够对相关工程技术人员提供一定的参考和帮助。

强风化软岩的特点。

强风化软岩是指因受到长期风化作用而形成的一种松软、脆弱的岩石层。

它的强风化程度较深，岩石的物理性质和力学性质都发生了较大的变化，其抗压、抗拉和抗剪强度大大降低，岩层中的裂隙和孔隙也较多，很容易发生塌方、坍塌等灾害。

强风化软岩还有较强的吸水性，受到水分影响时容易变形和破坏，对工程结构造成危害。

针对强风化软岩巷道的支护，首先需要充分了解岩层的特点和变化规律，合理选择巷道支护的方法。

常用的巷道支护方法包括钢筋混凝土衬砌、锚杆喷射支护、岩钉网支护等。

在强风化软岩巷道中，由于岩层的脆弱性和不稳定性，传统的支护方法难以完全解决问题。

可以采用综合支护技术，结合多种支护方法，比如在原有锚杆喷射支护的基础上加固岩层，再进行钢筋混凝土衬砌加固等，形成多层次、多元素的支护结构，有效提高了巷道的稳定性和安全性。

强风化软岩巷道的支护稳定性是工程建设中一个非常重要的问题。

要保证巷道的稳定性，需要对其周围的地质环境和岩层进行全面、深入的勘察和分析。

尤其要关注巷道周围的岩层裂隙和变形情况，及时采取合理的支护措施，预防和减少巷道的变形和塌陷。

还需加强对强风化软岩巷道的监测和管理，及时发现问题并加以处理。

在实际工程建设中，强风化软岩巷道的支护及其稳定性需要综合考虑地质、工程、设计等多个因素的影响，只有在全面、科学的分析和研究基础上，才能够制定出合理的工程方案和施工措施。

并且在工程施工过程中要严格按照相关规范和标准进行操作，确保工程的质量和安全。

强风化软岩巷道的支护及其稳定性是一个复杂的问题，需要结合地质、工程、设计等多个方面的知识和技术进行综合分析和解决。

软岩力学特性试验

软岩力学特性试验软岩是一种特定环境下的具有显著塑性变形的复杂岩石力学介质，其基本力学理论和方法迫切需要深入研究。

软岩问题一直是困扰隧道运行和建设的重大难题之一。

每年约有800万米的巷道在软弱围岩中开掘，随着开挖深度的增加，软岩问题愈趋严重，直接影响工程安全生产，危及人身安全。

通过可学的试验判定软岩两个基本力学属性：软化临界荷载和软化临界深度，从而判断是否属于软岩工程，杜宇转雀帝实施工程设计极为重要。

软岩的基本属性软岩之所以能产生显著塑性变形的原因，是因为软岩中的泥质成分和结构面控制了软岩的工程力学特性，一般说来，软岩具有可塑性，膨胀性，崩解性，分散性，流变性，触变性和离子交换性。

可塑性可塑性是指软岩在工程力的作用下形成变形，去掉工程力之后这种变形不能恢复的性质。

低应力软岩、高应力软岩和节理化软岩的可塑性机理不同，低应力软岩的可塑性是由软岩中泥质成分的亲水性和结构面扩容共同引起的。

节理化软岩的可塑性变形是由于软岩中的缺陷和结构面扩容共同引起的，与粘土的矿物成分吸水软化的机制没有关系。

描述结构面扩容，一般用塑性扩容内变量θp，这方面的研究尚待进一步深入。

高应力软岩的可塑性变形机制比较复杂，前述两种机制（结构面扩容机制和粘土矿物吸水软化机制）可同时存在。

膨胀性软岩在力的作用下或在水的作用下体积增大的现象，称为软演的膨胀性。

根据产生的膨胀钉激励，膨胀性可分为内部膨胀性，外部膨胀性和应力扩容膨胀性三种。

内部膨胀是指水分子进入晶胞间而发生的膨胀。

在常温下观察蒙脱石的层间水状态，则可见到其层间成平行水分子并有规则的层面排列。

和水继续作用，则水分子层相继在层间平等堆积，扩大层间距离。

外部膨胀性是极化水分子进入颗粒与颗粒之间产生的膨胀性。

因为粘土矿物都是层状硅酸盐，所以其表面积主要是底表面积。

也就是说，水主要存在于小薄片之间，并使其膨胀，这种膨胀性称为外部膨胀性。

扩容膨胀性是软岩受力后其中的微裂隙扩展、贯通而产生的体积膨胀现象，故亦称应力扩容膨胀性。

岩石力学-软岩工程

二、软岩的工程特性和力学属性
软岩具有可塑性、膨胀性、崩解性、流变性，并具有扰动性和两个基本力学指标，即软化临界荷载和软化临界深度。
①软化临界荷载
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，蠕变曲线趋于某一变形值，随时间延伸而不再变化；当所施加的荷载大于某一荷载水平时，岩石出现明显的塑性变形加速现象，即产生不稳定变形，这一荷载，称为软岩的软化临界荷载。
三、软岩的工程分类 1、软岩的工程分类 ①膨胀性软岩（swelling soft rock,简称S型） ②高应力软岩（high stressed soft rock，简称
H型） ③节理化软岩（jointed soft rock，简称J型） ④复合型软岩 2、软岩工程分类和设计对策
四、软岩变形力学机制
第五节软岩工程
一、软岩定义 1、地质软岩定义
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、粉砂岩和泥质岩石等强度较低的岩石，是天然形成的复杂的地质介质。
2、工程软岩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。
（6－91）
（6－92）
在残余构造应力或其他附加应力均存在矿区，其公式为
（6－93）（6－94）
式中，HCS 为软化临界深度，m； CS 为软化临界荷载，
MPa；CS 为残余应力（包括构造残余应力、膨胀应力、动荷载附加应力等），MPa； i 为上覆岩层第i岩层容
重厚，度，kmN ；m；3NH为为上上覆覆岩岩层层层总数厚。度，m；hi 为上覆岩层第i层
不同的软岩在其特定的地质力学环境中所表现出的变形机制不同。软岩工程之所以具有大变形、大地压、难支护的特点，是因为软岩工程围岩并非具有单一的变形力学机制，而是同时具有多种变形力学机制的“并发症”和“综合症”－复合型变形力学机制。

岩土中的软硬岩分类及性质

岩土中的软硬岩分类及性质岩土工程是土木工程的重要分支，主要研究土体和岩石在工程上的性质和行为。

在岩土中，常常遇到软岩和硬岩两种不同的岩石类型。

本文将探讨软岩和硬岩的定义、分类以及它们在岩土工程中的性质和特点。

一、软岩的定义与分类软岩是指由于地质历史发育和构造变形的影响，岩石在地层演化过程中所形成的一种相对较软、较易破碎的岩石。

一般来说，软岩的抗压强度较低，长期承受外界力作用容易出现失稳、滑动和变形等问题。

根据软岩的成因、特征以及力学性质，可以将软岩分为以下几类：1. 克隆岩：受褶皱变形影响，呈山羊背状的块状岩体，密度较高，稳定性较好；2. 褶皱岩：呈波浪状的沉积层，由于受到褶皱构造的影响而变形；3. 杂岩：不同的岩层在运动过程中混合在一起形成的岩石，由于成分的不均匀性，其物理性质和力学特性也会有所差异；4. 孔洞岩：岩石中存在较多的孔洞或裂缝，其抗压强度较低，容易发生破坏。

二、硬岩的定义与分类与软岩相对，硬岩是指由于地质历史演化和构造变形的影响，形成了结晶体结构较完整、抗压强度较高的岩石。

硬岩通常具有较高的力学强度，承受外界力作用的能力较强。

根据硬岩的成因、特征以及力学性质，可以将硬岩分为以下几类：1. 结晶质岩石：由于长时间的高温和高压作用，岩石中的矿物晶体结构较完整，整体强度较高；2. 自然块状岩石：自然剥落或裂缝形成的岩石块体，具有较高的抗压强度和稳定性；3. 粘土质硬岩：在地质历史演化过程中，由于水的侵蚀和侵蚀物质的输运，粘土质硬岩形成；4. 高含铁质硬岩：含有大量铁元素的硬岩，机械性质较硬，强度较高。

三、软岩与硬岩的性质及特点1. 软岩的性质与特点软岩的抗压强度一般较低，容易发生变形和破坏，强度参数较难准确确定；软岩具有较高的水分敏感性，受水分变化的影响较大；软岩的强度与压力、温度等外界因素有关，易受到环境因素的影响；软岩的孔隙度较高，导致其渗透性较强，承载力及稳定性较差。

2. 硬岩的性质与特点硬岩的抗压强度较高，具有较好的稳定性和承载力；硬岩的机械性质相对稳定，容易确定岩石的强度参数；硬岩具有较低的水分敏感性，对水分变化的影响较小；硬岩具有较低的渗透性，岩层稳定性较好，适合作为工程基础。

软岩隧道施工常见问题简析及

• 宴家隧道YK227+154～YK226+911 • YK227+154～YK226+911，设计为Ⅳ级围岩。隧道区位于北西向的竹溪褶皱束所属的杨家山向斜内，所涉及的地层主要为志留系。地层主要为中风化片岩，岩体较破碎，节理裂隙发育，属较硬岩。地下水以裂隙水为主。 • 2011年7月15日～2012年3月28日施工。初期支护：22cm 厚C20喷射混凝土，Φ8钢筋网片，间距25×25cm拱墙， Φ22格栅钢拱，纵距100cm；二次衬砌：40cm厚C25混凝土。 • 2011年6月19日，YK227+147.7～YK227+141发生初期支护及围岩坍塌，形成纵向长度约7米，环向长度达10米，深度达5m的坍腔，坍塌量约300m3。
• 仰拱隆起、二衬开裂等病害主要原因是：炭质片岩，层间结合差，粘聚力差，云母成分高，原岩遇水极易软化，强度明显降低，微膨胀，无自成拱能力；隧址位于向斜翼部，整体产状为单斜产状，倾向北东，产状为27°～ 40°∠40°～45°，埋深较浅，垂直荷载大，且存在偏压；隧道埋深较浅，开挖引起围岩应力重分布，导致裂隙发展延伸，与地表贯通，地表水侵入围岩，原岩遇水软化，导致强度降低；初期支护采用格栅拱架，间距1.0m，且仰拱未封闭，支护强度不足；二衬时间不符合新奥法原理，也不满足规范规定，二衬时日变形速率1.6～2.58mm/d （规范规定<0.2mm/d），同时回归分析预测总变形量不可靠（变形速率明显未收敛，而变形量达到预测87～ 93%），二衬过早、过多承受围岩荷载而破坏；仰拱未设置与拱墙闭合的初期支护，施工留置纵向施工缝，削弱仰拱承载能力，仰拱施工完成后围岩遇水，强度衰减，导致基底承载力不足，在侧压力、拱墙重力、拱顶荷载和仰拱地应力作用下发生断裂，导致仰拱隆起，继而引发二衬变形、开裂。