下载文档原格式
极软岩密度极软岩是指岩石的强度和刚度非常低的一类岩石，其密度也相对较低。
极软岩的密度通常在1.0~2.0g/cm³之间，与一般的岩石相比较低。
极软岩主要由粘土、泥质岩、砂质岩等组成，这些岩石的颗粒之间的结合力很弱，容易发生蠕变和流动。
因此，极软岩在地质工程中常常被视为一种不稳定的地质体。
极软岩的密度对于工程设计和施工具有重要影响。
首先，极软岩的密度低，相对密实性差，容易受到水分的渗透和渗透压的影响。
当地下水位上升或地下水压力增大时，极软岩容易发生液化和失稳现象，给工程带来一定的风险。
其次，极软岩的密度低，强度和刚度也较低，容易发生沉降和变形，对工程的稳定性和安全性构成威胁。
再次，极软岩的密度低，其承载力和抗剪强度较低，容易引起地基沉降、滑移和破坏，给地基基础工程带来困难。
针对极软岩的特点和密度低的问题，工程师们采取了一系列的地质勘察和工程治理措施。
在地质勘察方面，通过现场取样和室内试验，对极软岩的物理性质、力学性质和水文特性进行详细研究，以准确评估其稳定性和可行性。
在工程治理方面，采取了加固和处理措施，如加固地基、加密土体、注浆加固等，以提高极软岩的强度和稳定性，保证工程的安全和可靠。
极软岩的密度低也给地下工程的施工带来一定的困难。
由于极软岩的颗粒结构松散，容易产生塌方和坍塌现象，给施工过程带来不便。
在施工过程中，工程师需要采取适当的支护措施，如加固墙体、设置支撑和排水设施等，以确保施工的顺利进行。
极软岩的密度低是其特点之一，对地质工程和施工都有重要影响。
工程师们需要充分了解极软岩的物理性质和力学性质，采取相应的地质勘察和工程治理措施，以确保工程的安全和可靠。
同时，在施工过程中，需要采取适当的支护和施工措施，提高工程的施工效率和质量。
只有科学合理地处理极软岩的密度问题，才能保证地质工程的顺利进行。
隧道软岩大变形施工技术隧道施工是现代城市建设中不可或缺的一部分，而软岩地层的隧道施工则是一项技术难度较高的工程。
软岩地层的特点是强度低、变形大，因此在软岩地层中施工隧道需要采取特殊的技术手段，以确保施工的安全和顺利进行。
本文将介绍隧道软岩大变形施工技术的相关内容。
一、软岩地层特点软岩地层是指岩石中固结程度较差、抗压强度较低的一类地层。
软岩地层的主要特点包括：岩体强度低，岩石容易破碎；岩体的固结程度较差，容易发生滑坡、坍塌等地质灾害；岩体中含有大量的地下水，地下水的压力对隧道施工造成很大的影响。
二、隧道软岩大变形施工技术1. 地质勘探与预测在隧道软岩大变形施工前，必须进行详细的地质勘探和预测工作。
通过地质勘探，了解软岩地层的分布、厚度、倾角等信息，为后续的施工工作提供准确的地质数据。
2. 支护技术软岩地层中，隧道的支护工作是非常重要的一环。
常用的支护技术包括喷锚、喷浆、预应力锚杆等。
喷锚技术通过在软岩地层中注入混凝土，增加地层的强度，提高隧道的稳定性。
喷浆技术则是通过注入浆液，填充地层的裂缝和空隙，增强地层的连续性。
预应力锚杆则是在软岩地层中埋设钢筋，并施加预应力，增加地层的承载能力。
3. 掘进技术软岩地层的掘进工作需要采用合适的机械设备和施工方法。
常用的掘进机械包括盾构机、液压钻头等。
盾构机是一种专门用于软岩地层中的掘进设备，具有高效、安全的特点。
液压钻头则是通过注入高压液体，将软岩地层冲击破碎，实现隧道的掘进。
4. 预防措施在软岩地层的隧道施工中，需要采取一系列的预防措施，以确保施工的安全性。
例如，应加强对地层的监测，及时掌握地层的变形和水位变化情况；加强对施工人员的培训，提高他们的安全意识和应急处理能力；加强对施工设备的维护和检修，确保设备的正常运行，减少事故的发生。
三、隧道软岩大变形施工技术的应用案例1. 某城市地铁隧道施工在某城市地铁隧道施工中，软岩地层的掘进工作采用了盾构机和液压钻头相结合的方式。
煤矿巷道软岩工程的特点及其支护技术摘要:近年来,随着煤矿开采深度的增加,许多原来软岩很少的矿区,矿区深部巷道工程均呈现出软岩工程特征。
本文首先简要介绍了煤矿巷道软岩工程的特点,然后介绍了煤矿软岩工程联合支护技术在,最后谈谈锚注技术在开滦东欢坨矿的应用情况。
关键词:软岩工程支护技术煤矿软岩工程支护是当前煤矿安全重要问题之一,软岩引起的矿山井巷的破坏现象非常普遍,严重影响着煤矿生产安全、效率及效益的提高。
软岩工程的稳定与支护技术密不可分,目前矿山软岩巷道已由过去单一的支护形式,逐步发展为各种多次支护和联合支护形式1 煤矿巷道软岩工程的特点地下工程是在岩石或者土体中开挖构筑的结构,所处的环境和受力条件与地面工程有很大不同,因此沿用地面工程的设计理论和方法来解决地下工程问题,显然不能正确地处理地下工程中出现的各种力学现象,当然也不可能由此作出合理的支护设计。
与地面工程相比,地下工程在很多方面具有完全不同的受力特点。
由于煤炭资源开发的不可选择性,随着对煤炭大面积的开采,不断地破坏地应力的平衡状态,同时由于煤系地层的赋存条件、沉积环境以及地质构造等的影响,煤矿软岩问题不可避免。
煤矿的开采深度目前多在500～600 m,超过1000 mm的矿井也越来越多,有些矿井在浅部开采时软岩问题并不明显,但是到深部以后,地应力大、动压作用明显。
煤矿软岩组分中含有大量的膨胀性矿物,围岩软,岩石强度低,易风干脱水而产生塑性流变,尤其易遇水变形、崩解、膨胀。
隧道工程一般服务年限可达百年以上,而煤矿不同用途的巷道与硐室,其服务年限不同,但通常要短于隧道工程,软岩巷道有明显的时限性。
2 煤矿软岩工程联合支护技术在软岩巷道支护方面,由过去单一的被动支护形式逐步发展形成了各种系列支护技术。
如锚喷、锚网喷、锚喷网架、锚喷网架注系列技术,U型钢支护系列技术,注浆加固和预应力锚索支护系列技术,这些技术中的一个突出的特点就是联合支护技术的开发与应用。
第三章软岩隧道软岩隧道是指修建于软弱围岩中的隧道。
由于软岩具有强度低、变形大和遇水软化等特点，给隧道的设计和施工乃至衬砌结构的长期稳定带来了一定困难。
在隧道勘察设计阶段，由于不易把握软岩的物理力学性质和地应力水平，使隧道支护、衬砌的结构形式和设计参数经常不能与实际的工程条件相适应；在施工阶段，若施工方法或施工时机不当，则可能造成围岩变形失控或酿成塌方事故；软岩通常具有流变性，围岩中的应力及围岩作用给隧道结构的压力随时间而发展变化，随时间而不断增大的围岩压力对隧道结构的稳定不利。
鉴于软岩隧道工程的复杂性及软岩变形压力失控其后果的严重性，多年来工程界一直致力于软岩隧道的设计理论与施工方法的研究。
本章探讨软岩的分类、软岩围岩压力、软岩隧道设计、软岩隧道施工及软岩隧道施工监控等内容。
第一节软岩分类与性质软岩是指在工程力作用下能产生显著变形的工程岩体[1]。
研究软岩不仅要重视软岩的强度特性，而且还应重视软岩所承受的工程力的大小，从软岩的强度和工程力的对立统一关系中分析、把握软岩的相对性实质。
工程岩体是软岩隧道工程研究的主要对象，是隧道开挖扰动影响范围之内的岩体，包含岩块、结构面及其空间组合特征和赋存条件；隧道工程力是指作用在隧道工程岩体上的力的总和，它可以是重力、构造残余应力、水的作用力和工程扰动力以及膨胀应力等；显著变形是指超过了隧道设计允许的变形，该变形包含弹性变形、塑性变形、粘弹性变形，连续性变形和非连续性变形等，但以显著的塑性变形和非连续性变形为主。
软岩的软硬具有相对性，即取决于工程力与岩石强度的相互关系。
同种岩石，在较低工程力的作用下，可能表现出硬岩的变形特性，在较高工程力的作用下则可能表现为软岩的变形特性。
一、软岩的工程分类根据软岩的致软原因，可将软岩分为四类，如表3-1所示。
软岩分类表3-1程岩体，如工程中常见的泥岩等。
由于低应力软岩的显著特征是含有大量粘土矿物而具有膨胀性，故据其膨胀性大小又可分为强膨胀性软岩（自由膨胀变形＞15%）、中膨胀性软岩（自由膨胀变形4%～10%）和弱膨胀性软岩（自由膨胀变形＜9%）。
泥岩的力学参数泥岩是一种常见的沉积岩，其主要成分是粘土和矿物质颗粒。
因其属于软岩，特点是密度低、强度弱、容易发生破坏。
而了解泥岩的力学参数则是研究和评估工程建设中涉及到的重要内容。
以下是泥岩的力学参数。
1. 弹性模量弹性模量是泥岩反应应力的能力大小的一个指标，通常代表泥岩的硬度。
根据历年的试验数据表明，泥岩的弹性模量在0.3~20GPa之间。
弹性模量越大，代表泥岩的硬度越高，能承受较大的应力，反之则弹性模量较小。
2. 剪切强度泥岩常常因为内部结构松散，而表现出不同于其它岩石的性质。
由于其强度较弱，在切削时出现松散现象。
所以剪切强度（承受剪力时的抗剪应力）成为泥岩力学参数中最基本的参数之一。
通常，剪切强度与泥岩的物理性质相关。
3. 压缩强度泥岩的压缩强度指的是承受不同程度压缩时的抗压应力，即泥岩应力容限值的大小。
它与岩石的收缩性、耐水性、抗淋性、耐侵蚀性等也有关联。
压缩强度的大小决定了泥岩能承受多大的荷载。
4. 拉伸强度拉伸强度是指泥岩在拉伸过程中所承受的最大应力值。
因泥岩的整体结构松散，容易被预制裂隙影响而表现出不稳定性，所以相对于其他岩石，泥岩的抗拉伸强度较弱。
然而，随着科技的发展，石工师已发展出钻孔防爆和支撑结构化等加固措施，让泥岩的抗拉伸强度得到提高。
5. 应力时效性泥岩具有非常强的时间效应，即泥岩受力时的强度由于时间的变化而发生变化。
时间效应是泥岩在大变形的条件下, 所表现出的颇具的弹塑性，容易被预制裂隙影响，使其实际极限强度可能小于理论值。
因此，当工程中涉及到泥岩时，应在合理的时间范围内进行评估，才能确保工程的稳定性。
综上所述，泥岩的力学参数包括弹性模量、剪切强度、压缩强度、拉伸强度和应力时效性。
这些参数对于工程建设的评估和设计是非常重要的，因此适当地了解和掌握泥岩的力学参数是非常必要的。
膨胀岩边坡的危害及其防护措施摘要：膨胀岩属于软岩中的特殊类型。
它具有似岩非岩、似土非土的特点。
由于其含有大量的亲水矿物，与水的关系极其密切，亲水性异常强烈，湿度变化时体积发生较大变化，变形受约束时产生较大内应力。
由于膨胀岩所具有的复杂的工程特性，造成了严重而且分布广泛的各种地质灾害的发生，使得膨胀岩问题成为工程界最为关注的问题之一。
关键词：膨胀岩边坡；危害；防护措施一、边坡破坏类型及其特征（1）溜塌：膨胀岩的组织结构在大气营力的反复作用下破坏成破碎体或者松散体，其强度降低。
暴雨季节，由于雨水的浸入，破碎、松散的岩体吸水呈饱和状态，在重力作用下向坡下移动称为溜塌。
当坡面岩体为弱膨胀性时，溜塌多发生于坡顶风化强烈地带；当坡面岩体为中等一强膨胀性时，溜塌可发生在坡面任何位置。
溜塌的产生与边坡的破率无密切联系，规模一般不大，为边坡表层破坏。
（2）坍塌：坍塌是膨胀岩边坡坡体病害较为常见的一种，主要包括为坍塌和坍滑。
膨胀岩破碎的岩体结构，吸水膨胀导致的强度衰减，以及边坡开挖造成的坡脚应力集中等因素的综合影响，是产生这类病害的根本原因。
边坡坍塌的特点是：坍塌体边界受岩体结构面的控制，多沿45°最危险剪裂面而破坏。
坍塌规模大小不一，厚度一般在1一5m左右，严重则涉及整个坡体。
坍塌灾害常发生在雨季，变形发生速度较快，与大气作用、坡率、坡高以及岩体结构面的发育情况等因素有关。
（3）滑坡：滑坡是指膨胀岩在重载荷、降雨及人类工程活动等不利因素的共同作用下，沿岩体中的一定软弱面或岩土分界面产生整体位移滑动，滑动面具有膨胀性，在雨水或地下水的侵蚀后强度降低最终导致边坡失稳，其规模受软弱结构面以及膨胀岩在坡体中的位置而控制。
二、边坡失稳破坏模式边坡稳定性分析是在考虑边坡受荷载条件、工程地质条件、水文地质条件以及支护措施等条件下，根据边坡的变形破坏形态及变形机理所进行的受力平衡分析。
因此，弄清边坡失稳的破坏模式是稳定性分析的前提，否则边坡稳定性分析往往具有某种盲目性，严重则导致防治工程失效，造成重大的经济损失。
高等岩石力学研究报告张文斌2010020265岩土工程作者简介（Biography ）：张文斌(1986 - )，男，汉族，山东烟台人，硕士研究生，研究方向岩土工程。
[Zhang Wenbin, male ,the Han nationality, from Yantai in Shandong Province, master candidate, majoring geotechenical engineering]软岩的力学特性及工程危害张文斌1(1.成都理工大学环工学院岩土工程系.成都,610059)摘要：基于软岩的特殊工程性质及其在工程地质方面的危害，进行了软岩性质的研究。
通过对软岩的基本力学属性和物理力学指标的分析，研究其在实际工程中存在的危害性；通过对软岩的分类分级的方法来了解软岩的种类，由于软岩存在可塑性、膨胀性、崩解性、流变性、和易扰动性的特点，对软岩的工程特性做了系统的分析，为预防和治理地质灾害提供了参考性价值，为实际工程的设计和施工提供了依据。
关键词：软岩；力学属性；工程力学特性；工程危害MECHANICAL PROPERTIES AND ENGINEERING HAZARDSOF SOFT ROCKZHANG Wen-bin 1(1. Department of Civil and Environment Engineering, Chengdu University of techenology , Chengdu 610059)Abstract: The harm of soft rocket qualitative research is based on the special engineering prop- erties and the engineering geological aspects. To research by the basic mechanical properties of soft rock and the analysis of the physical and mechanical indexes. To learn about the kinds of soft rock is based on the classification of soft rock hierarchical. Because of soft rock exists plasticity, expansile, crumbling sex, rheological properties, and disturbance, characteristic of the engineering properties of soft rock makes a system analysis, to prevent and control geological disasters provi- des reference value, for practical engineering design and construction to provide the basis. Keyword: Soft rock; Mechanical properties; Engineering mechanics characteristics; Engineering harm1概述1.1关于软岩的定义(1)ISRM(国际岩石力学学会1990，1993)定义：软岩是指单轴抗压强度在5~25MPa 的一类岩石。
(2)G. Russo(1994)定义：软岩指单轴抗压强度小于17MPa 的岩石。
(3)抗压强度小于20MPa 的岩层称为软岩。
(4) σc/(γH)<2 的岩层称为软岩(式中 σc 为单轴抗压强度；γ为岩石容重；H 为深度)。
[1]目前，人们普遍采用的软岩定义基本上可归于地质软岩的范畴，按地质学的岩性划分，地质软岩是指强度低、孔隙度大、胶结程度差、受构造面切割及风化影响显著或含有大量膨胀性粘土矿物的松、散、软、弱岩层(煤矿矿山压力名词讨论会，昆明，1984.12)，该类岩石多为泥岩、页岩、粉砂岩和泥质矿岩，是天然形成的复杂的地质介质。
国际岩石力学学会将软岩定义为单轴抗压强度(σc)在0.5~25MPa 之间的一类岩石，其分类依据基本上是依据岩石的强度指标。
国际岩石力学学会的软岩定义用于工程实践中会出现一些矛盾。
巷道所处深度足够的浅，地应力水平足够的低，则单轴抗压强度小于25MPa 的岩石也不会产生软岩的特征，工程实践中，采用比较经济的一般支护技术即可奏效；相反，大于25MPa 的岩石，其工程部位所处的深度足够的深，地应力水平足够的高，也可以产生软岩的大变形、大地压和难支护的现象。
因此，地质软岩的定义不能用于工程实践，故而提出了工程软岩的概念。
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。
1.2工程软岩与地质软岩石工程软岩和地质软岩的关系：当工程荷载相对于地质软岩(如泥页岩等)的强度足够小时，地质软岩不产生软岩显著塑性变形力学特征，即不作为工程软岩，只有在工程力作用下发生了显著变形的地质软岩，才作为工程软岩；在大深度、高应力作用下，部分地质硬岩(如泥质胶结砂岩等)也呈现了显著变形特征，则应视其为工程软岩。
2软岩的基本力学属性软岩有两个基本力学属性：软化临界荷载和软化临界深度。
[1]2.1软化临界荷载软岩的蠕变试验表明，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，岩石呈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，亦即能使岩石产生明显变形的最小荷载。
岩石种类一定时，其软化临界荷载是客观存在的。
当岩石所受荷载水平低于软化临界荷载时，该岩石属于硬岩范畴；当岩石所受的荷载水平高于该岩石的软化临界荷载时，则该岩石表现出软岩的大变形特性，此时的岩石被视为软岩。
2.2软化临界深度与软化临界荷载相对应地存在着软化临界深度。
对特定矿区，软化临界深度也是一个客观量。
当巷道位置大于某一开采深度时，围岩产生明显的塑性大变形、大地压和难支护现象；但当巷道位置较浅，即小于某一深度时，大变形、大地压现象明显消失。
这一临界深度，称之为岩石软化临界深度。
软化临界深度的地应力水平大致相当于软化临界荷载。
3软岩分类与分级软岩可分为四大类，即膨胀性软岩(也称低强度软岩)、高应力软岩、节理化软岩和复合型软岩，[1]见表3-1。
表3-1 软岩分类3.1膨胀性软岩的分级根据文献可知膨胀性软岩(Swelling Soft Rock，简称S型)系指含有粘土高膨胀性矿物在较低应力水平（<25MPa)条件下即发生显著变形的低强度工程岩体。
例如，通常软岩定义中所列举的软弱、松散的岩体，膨胀、流变、强风化的岩体以及指标化定义中所述的抗压强度小于25MPa 的岩体，均属低应力软岩的范畴。
产生塑性变形的机理是片架状粘土矿物发生滑移和膨胀。
在实际工程中，一般的地质特点是泥质岩类为主体的低强度工程岩体。
由于低应力软岩的显著特征是含有大量粘土矿物而具有膨胀性，因此，根据低应力软岩的膨胀性大小可以分为：强膨胀性软岩(自由膨胀变形>15%)、中膨胀性软岩(自由膨胀变形10%~15%)和弱膨胀性软岩(自由膨胀变形<10%)。
根据矿物组合特征和饱和吸水率两个指标可细分为三级，详见表3-2。
表3-2 膨胀性软岩分级3.2 高应力软岩的分级高应力软岩(High Stressed Soft Rock，简称Ｈ型)，是指在较高应力水平(>25MPa)条件下才发生显著变形的中高强度的工程岩体。
这种软岩的强度一般高于25MPa，其地质特征是泥质成分较少，但有一定含量，砂质成分较多，如泥质粉砂岩、泥质砂岩等。
它们的工程特点是，在深度不大时，表现为硬岩的变形特征；当深度加大至一定深度以下，就表现为软岩的变形特性了。
其塑性变形机理是处于高应力水平时，岩石骨架中的基质(粘土矿物)发生滑移和扩容，此后再接着发生缺陷或裂纹的扩容和滑移塑性变形。
根据高应力类型不同，高应力软岩可细分为自重高应力软岩和构造高应力软岩。
前者的特点是与深度有关，与方向无关；而后者的特点是与深度无关，而与方向有关。
根据应力水平分为三级，即高应力软岩、超高应力软岩和极高应力软岩。
[10]高应力的界线值是根据国际岩石力学学会定义的软岩概念(σc=0.5~25MPa)而确定的。
即能够使σc>25MPa的岩石进入塑性状态的应力水平称为高应力水平。
3.3节理化软岩的分级节理化软岩(Jointed Soft Rock，简称Ｊ型)，系指含泥质成分很少(或几乎不含)的岩体，发育了多组节理，其中岩块的强度颇高，呈硬岩力学特性，但整个工程岩体在巷道工程力的作用下则发生显著的变形，呈现出软岩的特性，其塑性变形机理是在工程力作用下，结构面发生滑移和扩容变形。
例如，我国许多煤矿的煤层巷道，煤块强度很高，节理发育很好，岩体强度较低，常发生显著变形，特别是发生非线性、非光滑的变形。
此类软岩可根据节理化程度不同，细分为镶嵌节理化软岩、碎裂节理化软岩和散体节理化软岩。
根据结构面组数和结构面间距两个指标将其细分为三级，即较破碎软岩、破碎软岩和极破碎软岩。
3.4复合型软岩复合型软岩是指上述三种软岩类型的组合。
即高应力－强膨胀复合型软岩，简称HS 型软岩；高应力－节理化复合型软岩，简称HJ型软岩；高应力－节理化－强膨胀复合型软岩，简称HJS型软岩。
[11]4 软岩的物理力学特性4.1 软岩的成分软岩物质成分一般由固体相、液体相、气体相等三相组成的多相体系，有时由两相组成。
固体相是由许许多多大小不等、形状不同的矿物颗粒按照各种不同的排列方式组合在一起，构成软岩的主要部分，称“骨架”。
在颗粒间的孔隙中，通常有液相的水溶液和气体形成三相体，有时只被水或气体充填形成二相体。
由于颗粒、水溶液和气体这三个基本组成部分不是彼此孤立地、机械地混在一起，而是相互联系、相互作用，共同形成软岩的工程地质性质，并决定软岩的力学特性。
固相颗粒是软岩的最主要的物质组成，构成软岩的主体，是最稳定、变化最小的成分，在三相之间相互作用过程中，一般居主导地位，对于固相颗粒部分，在进行软岩的工程地质研究时，从颗粒大小的组合和矿物成分，化学成分三个方面来考虑。
组成软岩的液体相部分实际上是化学溶液而不是纯水。
若将溶液作为纯水研究时，研究颗粒的亲水性而形成的强结合水，弱结合水、毛细水、重力水对软岩工程地质亦有很大的影响。
软岩的固体相部分，实质上都是矿物颗粒，并且是一种多矿物体系。
