软弱围岩的工程特征

兴发娱乐xf881

2018-05-06 20:35:28

软弱围岩由于强度低、稳定性差、变形持续时间长等特点,在隧道施工中常引起大变形、崩塌等破坏现象,导致初支结构强烈变形甚至破坏,严重影响隧道施工和安全,是隧道建设中遇到的主要难题之一。了解软弱围岩的工程特征,从设计源头上解决当前软弱围岩隧道建设过程中存在的问题,是非常必要和及时的。

一、软弱围岩主要工程地质特点

软弱围岩一般是指岩质软弱、承载力低、节理裂隙发育、结构破碎的围岩,工程地质特点有:

(1)岩体破碎松散、粘结力差:一般为土层、岩体全风化层、挤压破碎带等构成的围岩,由于结构破碎松散,岩体间的粘结力差,开挖洞室后,仅靠颗粒间的摩擦效应和微弱胶结作用成拱,这类岩体极不稳定,尤其是在浅埋地段容易发生坍塌冒顶。

(2)围岩强度低、遇水易软化:一般以页岩、泥岩、片岩、炭质岩、千枚岩等为代表的软质岩地层,由于其强度低、稳定性差,开挖暴露后易风化、遇水易软化,尤其是深埋地段受高应力影响容易发生塑性变形,造成洞室内挤。

(3)岩体结构面软弱、易滑塌:主要是存在于受结构面切割影响严重的块状岩体中,由于结构面的粘结强度较低,开挖后周边岩体极易沿结构面产生松弛、滑移和坠落等变形破坏现象。

二、软弱围岩的变形与破坏特性

软弱围岩的工程地质性质决定了它在隧道工程中的变形特征,即开挖后自稳能力差,表现出“自稳时间短、易坍塌”的特征。由于隧道的开挖,使先前支撑隧道洞身围岩被移走,洞壁临空;造成围岩应力进行重新调整,围岩与洞壁均向隧道净空方向变形。

这种变形由三部分组成:

一是,隧道正前方掌子面的水平位移,表现为掌子面的水平鼓出;

二是,掌子面前方围岩下沉,浅埋隧道表现为地表下沉,形成沉降槽;

三是,刚开挖的隧道洞壁出现收敛变形,表现为拱顶下沉和边墙内移。

若这种变形不进行控制,则可能发生隧道坍方。常见的隧道坍方类型可以归纳为两类:一是掌子面水平变形过大,发生掌子面挤出坍方;另一类是支护下沉过大,出现整体失稳坍方。

当隧道上部覆土较浅时,隧道内的变形可能发展到地表,引起地表变形开裂,甚至出现坍塌冒顶的情况。这种坍方对隧道工程的建设和环境的危害性极大。