国内外围岩大变形研究现状
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２ ０ １ ３正
新 疆 有 色 金 属
４ ３
国 内外 围岩大变形研究 现状
张 玉萍 张 明
（ 新 疆 维吾 尔 自治 区地 质矿 产勘 查开发 局 第一 地质 大队
昌吉 ８ ３ １ １ ０ ０ ）
摘 要 发生大变形 的围岩一般被称为软岩【 ７ ￣ １ ７ １ 、挤 出性围岩 ９ １ 或膨胀岩 。鉴 于现行铁 路公路设计规范上对 极硬岩 、硬质 岩 、
生膨胀变形的围岩在开挖时都具有较高的强度 ，变 用 在 隧道 围岩 大 变形 中 占有更 重 要 的位 置 ，或者 可 形 主要 发 生 于隧 道 运 营若 干 年后 ，变 形 一般 表 现 为 以说 是 围岩大 变形 的主要机 制 。 底 鼓 ，而 顶拱和边墙 一般保 持完好状 态 ；Ｑ ｔ ｓ ｕ ｋ ａ 、
ｙ ｄ ａ ｎ Ｏ ． 等 隧道 的经 验 是 单 线 超 过 ２ ５ ｃ ｍ，双 线 超 过 ５ ０ ｃ ｍ 确 布 超 过 岩 体 强 度 时 岩 体 屈 服 的 结 果 。Ａ １ ９ ９ ３ ） 对这 一过 程 中岩石 变形 的力学 机制 进行 了研 定为大变形） ，围 岩变 形 量 介 于 ２ ０ ～ ４ ０ ｃ ｍ 之 间 ，可 （ 认 为是 正 常变 形 至大 变形 的 过渡 阶段 圜。由此 可见 ， 究 ，将 围岩挤 出的力学 机制 分为 以下 三大类 ： （ １ ） 完全的剪切破坏。在连续的塑性岩体及发育 目前学术界和工程界对 围岩大变形 尚无统一的定义
应 而 发 生 膨 胀 。水 及 某 些 （ 膨胀性） 矿 物 的存 在 ，对
往 是很 难 分 开 的［ ｚ ｚ ２ ６ ， ｚ ｓ ］ ，绝 对单 纯 的挤 出或 绝 对单 纯 膨胀 变 形 是 必须 的 。Ａ ｎ ａ ｇ ｎ ｏ ｓ ｔ ｏ ｕ （ １ ９ ９ ３ ） 认 为 ，可 能 发 的膨胀引起的大变形都很少见 。一般来说 ，挤出作
（ ３ ） 剪 切 和滑 动破 坏 。发生 于 相对 厚层 的沉积 岩
形式 。
注 ， 国际 岩石 力 学 学 会 （ Ｉ Ｓ Ｒ Ｍ ） Ｊ ￣为 此成 立 了一 个 专 般 把 大变 形机 制分 为 以下两 大类 ：
门的工作小组。受到 Ｔ ｅ ｒ ｚ ａ ｇ ｈ ｉ 思想的影 响 ，学者们 中 ，包 括 沿层 面 的 滑动 和完 整 岩 石 的剪 切 两种 破 坏
一
（ １ ） 大变 形原 因之一 ，是 开 挖形 成 的应 力 重分 布
ຫໍສະໝຸດ Baidu
在 大 变形 中 ，挤 出作 用 与膨 胀 作用 的关 系及 两
超 过 围岩 强 度 而 发 生 塑 性 化 。如 果 介 质 变 形 缓 慢 ，
者 对 大 变 形 的贡 献 ，是 人 们 普遍 关 心 的重 要 问题 。 就属于挤 出。Ａ ｎ ａ ｇ ｎ ｏ ｓ ｔ ｏ ｕ （ １ ９ ９ ３ ） 认 为 ，挤出主要取决 Ｔ ｅ ｒ ｚ ａ ｇ ｈ ｉ 认 为 ，从 理 论 和 室 内试 验 的角 度 ，挤 出和 于岩石强度和覆盖层厚度ｆ 地应力） ，原 则 上 可 以在 膨胀 是 完 全 可 以分 开 的 ：第 一 ，挤 出是 一 种 物理 破 任何 类 型 的岩石 中发 生 ，其 中包 括 含 有 膨胀 性 矿 物
可 分 为 弹性 大变 形 和 塑性 大 变 形 ，但 软 岩 的大 变 形 岩石ｆ 土１ 的膨 胀 机 理 方 面 已经 积 累 了相 当多 的 Ｗａ ｈ ｌ ｌ ｓ ｔ ｙ ｏ ｍ（ １ ９ ７ ３ ） 、Ｅ ｉ ｎ ｓ ｔ ｉ ｅ ｎ （ １ ９ ７ ５ ） 、Ｌ ｉ ｎ ｄ ｎ ｅ ｒ 问题是 一 个 塑性 大 变形 问题 ，塑性 大 变 形 区别 于 弹 研 究成 果 ， １ ９ ８ ６ ） 、张 乃 娴 等 （ １ ９ ９ ０ ） 、任 磊 夫 （ １ ９ ９ ２ ） 、杨 雅 秀 性 大变 形 和 小变 形 的显 著 标 志 是前 者 与 过 程 紧密 相 （
和度量 概念 。
有较大张开度裂隙的非连续岩体中会发生这种破坏。
（ ２ ） 弯 曲破 坏 。一 般发 生 于千 枚岩 及 云母 片 岩等
２ 围岩大变形 的机制
变 质岩 或 泥岩 、油 页岩 、泥质 砂 岩及 蒸 发 岩 等 薄层 近 年来 ，大 变 形 问题 已经 引起 了人 们 的广 泛 关 状 塑性沉 积岩 中。
１ ９ ９ ４ ） 及何满潮（ １ ９ ９ ７ ） 等众多国内外学者均在这方面 关 ；卞 国 忠从 围 岩 变 形 量 上 给 大 变 形 作 了 界 定 ， （ 进行 过 深入 的研究 翻 。 即 ：若 围岩变 形 量超 过正 常 规定 （ ２ ０ ｃ ｍ ） 的２ 倍（ 即＞ 从 总体 上 讲 ，围岩 挤 出是 开 挖 引起 的应 力重 分 ４ ０ ｃ ｍ ） 时 ，可 把 围岩变 形 视 为 大变 形 ｆ 南 昆 线 家竹 箐
的岩 石 。
坏 ，而膨胀则是必须有 水参 与的化学过程 ；第二 ，
膨 胀 发 生 所需 的时 间 通 常 要 比挤 出长 得 多［ ２ ３ １ 。但 大 （ ２ ） 大 变 形原 因之 二 ，是 岩 石 中某些 矿 物 和水 反 多 数学 者 认 为 ，在 实 际隧 道工 程 中 ，挤 出与 膨胀 往
软质岩和极软岩 已有明确的规定， 这里将 这类岩石 统称 为软岩 。
关 键 词
围岩
研究
现状
１ 围岩大变形 的定义
Ｔ ａ ｋ ａ ｎ ｏ （ １ ９ ８ ０ ） 和Ｔ ｙ ｄ ａ ｎ Ｏ ． （ １ ９ ９ ３ ） 等 将 建成 后 ６ ～ １ ２个 月
ｉ ｉ ｇ ａ ｔ ａ Ｐ ｒ ｅ ｆ ｅ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ隧 道 和 对 于 大变 形 的 定义 ，徐 则 民从 大 变 形 的 ６个 特 内发 生 严 重 底鼓 的 日本 Ｎ ａ ｂ ｅ ｔ ａ ｃ ｈ ｉ ｙ ａ ｍａ隧道 的变形 归结 于膨胀 作用 。 征 对 大 变 形 进行 了概 括 描 述 ；何 满潮 认 为大 变 形 Ｎ
新 疆 有 色 金 属
４ ３
国 内外 围岩大变形研究 现状
张 玉萍 张 明
（ 新 疆 维吾 尔 自治 区地 质矿 产勘 查开发 局 第一 地质 大队
昌吉 ８ ３ １ １ ０ ０ ）
摘 要 发生大变形 的围岩一般被称为软岩【 ７ ￣ １ ７ １ 、挤 出性围岩 ９ １ 或膨胀岩 。鉴 于现行铁 路公路设计规范上对 极硬岩 、硬质 岩 、
生膨胀变形的围岩在开挖时都具有较高的强度 ，变 用 在 隧道 围岩 大 变形 中 占有更 重 要 的位 置 ，或者 可 形 主要 发 生 于隧 道 运 营若 干 年后 ，变 形 一般 表 现 为 以说 是 围岩大 变形 的主要机 制 。 底 鼓 ，而 顶拱和边墙 一般保 持完好状 态 ；Ｑ ｔ ｓ ｕ ｋ ａ 、
ｙ ｄ ａ ｎ Ｏ ． 等 隧道 的经 验 是 单 线 超 过 ２ ５ ｃ ｍ，双 线 超 过 ５ ０ ｃ ｍ 确 布 超 过 岩 体 强 度 时 岩 体 屈 服 的 结 果 。Ａ １ ９ ９ ３ ） 对这 一过 程 中岩石 变形 的力学 机制 进行 了研 定为大变形） ，围 岩变 形 量 介 于 ２ ０ ～ ４ ０ ｃ ｍ 之 间 ，可 （ 认 为是 正 常变 形 至大 变形 的 过渡 阶段 圜。由此 可见 ， 究 ，将 围岩挤 出的力学 机制 分为 以下 三大类 ： （ １ ） 完全的剪切破坏。在连续的塑性岩体及发育 目前学术界和工程界对 围岩大变形 尚无统一的定义
应 而 发 生 膨 胀 。水 及 某 些 （ 膨胀性） 矿 物 的存 在 ，对
往 是很 难 分 开 的［ ｚ ｚ ２ ６ ， ｚ ｓ ］ ，绝 对单 纯 的挤 出或 绝 对单 纯 膨胀 变 形 是 必须 的 。Ａ ｎ ａ ｇ ｎ ｏ ｓ ｔ ｏ ｕ （ １ ９ ９ ３ ） 认 为 ，可 能 发 的膨胀引起的大变形都很少见 。一般来说 ，挤出作
（ ３ ） 剪 切 和滑 动破 坏 。发生 于 相对 厚层 的沉积 岩
形式 。
注 ， 国际 岩石 力 学 学 会 （ Ｉ Ｓ Ｒ Ｍ ） Ｊ ￣为 此成 立 了一 个 专 般 把 大变 形机 制分 为 以下两 大类 ：
门的工作小组。受到 Ｔ ｅ ｒ ｚ ａ ｇ ｈ ｉ 思想的影 响 ，学者们 中 ，包 括 沿层 面 的 滑动 和完 整 岩 石 的剪 切 两种 破 坏
一
（ １ ） 大变 形原 因之一 ，是 开 挖形 成 的应 力 重分 布
ຫໍສະໝຸດ Baidu
在 大 变形 中 ，挤 出作 用 与膨 胀 作用 的关 系及 两
超 过 围岩 强 度 而 发 生 塑 性 化 。如 果 介 质 变 形 缓 慢 ，
者 对 大 变 形 的贡 献 ，是 人 们 普遍 关 心 的重 要 问题 。 就属于挤 出。Ａ ｎ ａ ｇ ｎ ｏ ｓ ｔ ｏ ｕ （ １ ９ ９ ３ ） 认 为 ，挤出主要取决 Ｔ ｅ ｒ ｚ ａ ｇ ｈ ｉ 认 为 ，从 理 论 和 室 内试 验 的角 度 ，挤 出和 于岩石强度和覆盖层厚度ｆ 地应力） ，原 则 上 可 以在 膨胀 是 完 全 可 以分 开 的 ：第 一 ，挤 出是 一 种 物理 破 任何 类 型 的岩石 中发 生 ，其 中包 括 含 有 膨胀 性 矿 物
可 分 为 弹性 大变 形 和 塑性 大 变 形 ，但 软 岩 的大 变 形 岩石ｆ 土１ 的膨 胀 机 理 方 面 已经 积 累 了相 当多 的 Ｗａ ｈ ｌ ｌ ｓ ｔ ｙ ｏ ｍ（ １ ９ ７ ３ ） 、Ｅ ｉ ｎ ｓ ｔ ｉ ｅ ｎ （ １ ９ ７ ５ ） 、Ｌ ｉ ｎ ｄ ｎ ｅ ｒ 问题是 一 个 塑性 大 变形 问题 ，塑性 大 变 形 区别 于 弹 研 究成 果 ， １ ９ ８ ６ ） 、张 乃 娴 等 （ １ ９ ９ ０ ） 、任 磊 夫 （ １ ９ ９ ２ ） 、杨 雅 秀 性 大变 形 和 小变 形 的显 著 标 志 是前 者 与 过 程 紧密 相 （
和度量 概念 。
有较大张开度裂隙的非连续岩体中会发生这种破坏。
（ ２ ） 弯 曲破 坏 。一 般发 生 于千 枚岩 及 云母 片 岩等
２ 围岩大变形 的机制
变 质岩 或 泥岩 、油 页岩 、泥质 砂 岩及 蒸 发 岩 等 薄层 近 年来 ，大 变 形 问题 已经 引起 了人 们 的广 泛 关 状 塑性沉 积岩 中。
１ ９ ９ ４ ） 及何满潮（ １ ９ ９ ７ ） 等众多国内外学者均在这方面 关 ；卞 国 忠从 围 岩 变 形 量 上 给 大 变 形 作 了 界 定 ， （ 进行 过 深入 的研究 翻 。 即 ：若 围岩变 形 量超 过正 常 规定 （ ２ ０ ｃ ｍ ） 的２ 倍（ 即＞ 从 总体 上 讲 ，围岩 挤 出是 开 挖 引起 的应 力重 分 ４ ０ ｃ ｍ ） 时 ，可 把 围岩变 形 视 为 大变 形 ｆ 南 昆 线 家竹 箐
的岩 石 。
坏 ，而膨胀则是必须有 水参 与的化学过程 ；第二 ，
膨 胀 发 生 所需 的时 间 通 常 要 比挤 出长 得 多［ ２ ３ １ 。但 大 （ ２ ） 大 变 形原 因之 二 ，是 岩 石 中某些 矿 物 和水 反 多 数学 者 认 为 ，在 实 际隧 道工 程 中 ，挤 出与 膨胀 往
软质岩和极软岩 已有明确的规定， 这里将 这类岩石 统称 为软岩 。
关 键 词
围岩
研究
现状
１ 围岩大变形 的定义
Ｔ ａ ｋ ａ ｎ ｏ （ １ ９ ８ ０ ） 和Ｔ ｙ ｄ ａ ｎ Ｏ ． （ １ ９ ９ ３ ） 等 将 建成 后 ６ ～ １ ２个 月
ｉ ｉ ｇ ａ ｔ ａ Ｐ ｒ ｅ ｆ ｅ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ隧 道 和 对 于 大变 形 的 定义 ，徐 则 民从 大 变 形 的 ６个 特 内发 生 严 重 底鼓 的 日本 Ｎ ａ ｂ ｅ ｔ ａ ｃ ｈ ｉ ｙ ａ ｍａ隧道 的变形 归结 于膨胀 作用 。 征 对 大 变 形 进行 了概 括 描 述 ；何 满潮 认 为大 变 形 Ｎ