杨声检
（广东省南粤交通投资建设有限公司，广东，511400）
【摘 要】文章首先就围岩变形机理进行了阐述，接着对隧道软弱围岩产生变形的原因进行了分析，希望能为软弱围岩隧道变形控制工作提供一定的参考价值。
【关键词】 隧道；弱围岩变形；控制方法
一、前言
随着中国经济的迅速发展，道路交通的不断完善，隧道施工也在快速的发展着，对隧道软弱围岩变形的控制工作来说，施工人员必须要努力学习有关围岩变形的知识，不断提高软弱围岩隧道变形控制水平，这样才可以保证工程的质量。
二、围岩变形机理
1、软弱围岩
所谓的软弱围岩有两种含意，一是构成隧道围岩的矿物成分的硬度较低，常见于隧道进出口、浅埋段、强风化或全风化岩土等硬度较低的矿物岩石隧道中；二是构成隧道围岩的矿物强度不匀，常见于夹层、破碎带、断层带中或节理发育的岩层中。
2、初始地应力
由于隧道开挖破坏了原有地层结构，打破了岩体原来的平衡状态，产生应力重分布。所谓的初始地应力是指隧道开挖前，将要被挖除部分的岩体中存在的应力。这种应力一般由两种力系构成，一是自重应力，一是构造应力。
3、软弱围岩的变形理论
（一）、围岩压力
围岩压力的确定方法:一是现场量测法，结果比较接近实际，但很难实施；二是理论估算法，因影响围岩压力的因素较多，准确度低。三是工程类比法(即围岩分类法)，按围岩分类规则由经验公式估算围岩压力。目前最为常用的方法就是工程类比法。
岩石坚固系数分类法(普罗托吉雅柯诺夫法):
围岩垂直压力σz=γhl围岩水平压力: 洞室拱顶σH=γhltan2(π/4-ψ/2)洞室拱底σH=γ(hl+h)tan2(π/4-ψ/2)γ:围岩容重；hl:普氏压力拱的矢高；h:隧道毛洞的高度；ψ:土的内摩擦角，且有hl=al/f，其中al=a+htan(π/4-ψ/2)；f 为岩石坚固性系数；a 为隧道半宽。普氏理论适用于较松散、破碎地层，即适用于软弱围岩。
（二）、土压力
在土层中施工隧道初期支护结构承受的土压力可以用静止土压力公式:朗金(Rankine)土压力计算公式、库伦(Couloun)土压力计算公式进行计算。
利用非线性有限元法解决粘塑性蠕变问题；离散元法解决破碎掉块情况下的岩石稳定问题。当软弱围岩如有地下水，则极不利围岩的稳定，在力学上出现流固耦合问题，它涉及到流体的许多性质。
三、隧道软弱围岩产生变形的原因
隧道工程软弱围岩产生较大变形，主要原因有以下几点：第一，在隧道开挖后，因开挖周围岩层有恢复原状的临空面，但是，长时间下去，受空气与水作用的影响，密度会大大减小，从而导致岩体逐渐变软，情况严重的甚至会失去稳定性，进而使层和层之间的结合力降低，进一步增大围岩压力，如果没有及时把初期的支护结构弯成环形，很难抵抗围岩的巨大压力。第二，受地质构造的影响，有些层面擦痕过于明显，有些甚至光滑程度和镜子一样。然而，镜面擦痕却大大降低了围岩层与层之间的结合力，从而使线路左侧岩层面向内倾斜，增大左侧的侧压力，导致边墙出现很大变形。第三，隧道口的支护结构发生很大变形，尽管我们通过变更设计或者采取一些有效的对策来预防变形的出现，然而，因岩性特性对工程的影响是需要不断经过实践的，所以，尽管适当的更改设计或者采取有效对策也不能完全防范支护结构发生变形。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆第四，隧道在施工过程中，如果没有及时监控施工质量与反馈信息，那么会继续导致支护结构发生严重的变形；如果上下台阶之间的距离非常大，那么会使工序时间较长，进而导致初期的支护结构不能及时形成环状，尤其是等到下台阶或者是仰拱实施开挖时，更容易使支护结构发生严重的变形。
四、软弱围岩隧道变形控制措施
1、重视超前工作
（一）、加强隧道地质预报工作
在软弱围岩隧道施工开挖过程中，经常会遇到围岩隧道实际的地质情况和施工设计图纸提供的地质情况严重不符的问题，因此，施工单位不仅要在隧道设计阶段进行全面的地质勘察，还在要隧道施工开挖过程中进行隧道地质预报工作，结合隧道地质预报的实际方案，编制详细的地质预报计划，积极进行超前地质预报工作。对于隧道经过的地质条件比较简单的区域，可以进行地质编录，根据隧道掌子面的地下水质、裂隙节理发育、地质构造、地层岩性等情况[3]，判断和分析软弱岩层的可靠性和稳定性。对于地质情况相对比较复杂的区域，在编录地质情况的基础上，进行隧道地质超前预报工作，及时和勘察的资料进行分析比对，提高隧道地质预报工作的精度和质量，在隧道浅埋地质区域，利用水平钻孔勘察隧道掌子面的地质情况，结合实际的地质情况积极采取相应措施，提高隧道施工的安全性。
（二）、加强超前预加固
软弱围岩隧道变形主要表现在隧道掌子面水平方向和纵向挤压变形，可以此采用超前注浆灌注或者超前导管的方式对隧道掌子面进行控制变形预加固技术。另外，要注意控制隧道掌子面的位移，对于软弱底层和破碎断层带的围岩进行超前预加固，控制掌子面围岩的变形。
2、严格落实施工环节
（一）、选择科学合理的施工方法
软弱围岩隧道的施工开挖方法必须全面考虑软弱围岩的承载能力，减小隧道掌子面塑性变形范围，保护软弱围岩岩层和岩体，控制软弱围岩的变形量。软弱围岩隧道的施工方法，首先要确保施工安全，其次，要尽量简化施工步骤和施工流程，提高施工质量和施工效率。
（二）、快速施工初期支护
隧道施工初期的支护能够在软弱围岩变形范围较小，隧道施工开挖时间较短的阶段，通过初期支护措施和软弱岩层共同承受岩体的变形压力，避免隧道坍塌。如果施工初期的支护不及时或者支护效果较差，变形量不断扩大，软弱岩层容易松动破碎，导致荷载加大，施工初期的支护完成变成被动的承受岩层压力，很容易导致初期支护结构变形，引起隧道坍塌。因此，施工人员要注意在施工开挖初期要迅速进行支护措施，确保支护结构的刚度和强度，控制变形，及时支护。当前，软弱岩层隧道主要有联合锚网喷支护、钢拱架支护和锚网喷支护这三种初期支护技术，在一些特殊的地质环境下，也可以采用玻璃纤维混凝土或者纤维喷钢混凝土。在隧道支护结构没有封闭时，要积极采取支撑拱脚、大拱脚、锁脚锚杆等工具，加固支护结构，避免隧道掌子面的整体下沉。
3、加强软弱围岩变形监测工作
在软弱围岩隧道施工开挖过程中，软弱围岩变形监测工作是一项非常重要的工序，能够有效判断隧道掌子面支护结构是否可靠稳定，指导软弱围岩隧道进行安全施工开挖，提高了软弱围岩隧道施工的安全性。软弱围岩隧道变形监测主要的监测对象是水平收敛和拱顶下沉，在隧道的浅埋区域，使用沉降地表量测。软弱围岩隧道的掌子面范围较大，如果采用有尺量测方式，精度低、耗时长、干扰大，影响施工质量和效率，因此可以使用无尺量测。在进行监控量测时，要加强专业化管理，构建科学合理的报告制度、信息反馈和登记管理，实时监测软弱围岩隧道的动态信息，科学评价支护结构和软弱围岩的稳定性和可靠性状态，进行隧道施工设计，确保软弱围岩隧道的安全施工。
五、结束语
综上所述，在隧道建设中，施工质量的好坏直接影响着整个工程的质量，所以在隧道施工中一定要对软弱围岩变形的问题加以重视，完善软弱围岩隧道变形控制水平，这样才能有效地保证隧道施工的顺利进行。
参考文献：
[1]李志强.隧道工程软弱围岩塌方的防治技术探讨[J].山西建筑，2010(36).
[2]来弘鹏，林永贵.不同应力场下软弱围岩公路隧道的力学特征试验[J].中国公路学报，2010(4).
[3]赵勇，刘建友.深埋隧道软弱围岩支护体系受力特征的试验研究[J].岩石力学与工程学报，2011
论文作者:杨声检
论文发表刊物:《工程建设标准化》2015年5月总第198期供稿
论文发表时间:2015/9/15
标签：围岩论文; 隧道论文; 软弱论文; 地质论文; 岩层论文; 压力论文; 结构论文; 《工程建设标准化》2015年5月总第198期供稿论文;