隧道软弱围岩施工技术.pdf

软弱围岩隧道安全施工技术软弱围岩隧道安全施工技术 谭忠盛 北京交通大学隧道系 教授、博导 隧道及地下工程分会 常务理事、副秘书长 联系电话 2015年7月25日 软弱围岩隧道安全施工技术 一、概述 什么是软岩？ 一般情况下，将抗压强度小于30MPa的围岩称为软岩，抗 压强度小于5MPa的围岩称为极软岩。如土质、泥岩、页岩、砂 岩、千枚岩、板岩等。 在断层破碎带和风化带地质条件下，由于构造原因，造成 岩体极其破碎，围岩自稳能力极差，因此，将断层破碎带和风 化带地层也属于软岩范围。 “软岩隧道”主要问题是什么？ （1）软岩自支护能力比较弱，甚至没有自支护能力。 （2）容易产生支护大变形、坍方。 软弱围岩隧道安全施工技术软弱围岩隧道安全施工技术 一、概述 软弱围岩隧道安全施工技术软弱围岩隧道安全施工技术 一、概述 在软弱围岩中施工最重要的是：如何提高围岩的自支护能 力，来保证开挖及后续作业的进行。 根据国内外的经验，基本方法是控制围岩的松弛、流失。 原则是：稳定掌子面、及时闭合和加固地层。 软弱围岩隧道安全施工技术软弱围岩隧道安全施工技术 二、软弱围岩主要特点 1、工程地质特点 (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。 软弱围岩隧道安全施工技术软弱围岩隧道安全施工技术 二、软弱围岩主要特点 (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。 软弱围岩隧道安全施工技术软弱围岩隧道安全施工技术 二、软弱围岩主要特点 (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。 软弱围岩隧道安全施工技术软弱围岩隧道安全施工技术 二、软弱围岩主要特点 2、变形特征 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。 表 2-1 隧道自稳时间 项目 Ⅵ Ⅴ Ⅳ Ⅲ Ⅰ- Ⅱ 无支护隧道长度 (m) 1 2.5 5 8 15 平均自稳时间 30min 10h 7d 6 个月 10 年 岩体的粘结力（Mpa） 0.1 0.1-0.2 0.2-0.3 0.3-0.4 =0.4 0 岩体的内摩擦角（ ） 15 15-25 25-35 35-45 45 软弱围岩隧道安全施工技术软弱围岩隧道安全施工技术 二、软弱围岩主要特点 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