围岩大变形定义 下载本文

关于软岩大变形,目前还没有形成一致和明确的定义。Karl Terzaghi(1946)最早对隧道围岩大变形进行描述和定义,他指出:“挤压变形岩石是指含有相当数量黏土矿物的岩石”,变形行为会以“不容易察觉的体积增加缓慢地侵入隧道净空,挤压变形的先决条件是岩石中高含量的具有膨胀性细微或亚微云母矿物和黏土矿物”。国际岩石力学学会于1995 年成立了专业委员会研究岩石挤压变形问题,提出挤压变形的定义“挤压变形是一种与时间相关的变形行为,通常发生在地下空间开挖面周边,一般由于极限剪切应力失稳而导致的蠕变所造成,这种变形可能会在开挖期间停止,也有可能持续非常长的时间”。

仔细分析这两种经典定义,太沙基实际上讨论了地质软岩的概念,定义强调岩石成分的特殊性,对力学机制没有涉及。而国际岩石力学学会的定义则强调大变形是与时间有关的变形行为,产生原因是由于极限剪切应力失稳。实际上,上述定义只强调了一个现象的两个方面,均有一定缺陷。陈宗基等(1983)认为,围岩收敛变形机制应包括塑性楔体、流动变形、围岩膨胀、扩容、挠曲五个方面,与前述定义有重叠之处;翁汉民等(1999)认为不能从变形量的大小定义大变形,具有显著变形是大变形问题的外在表现,其本质是由剪应力产生的岩体剪切变形发生错动、断裂分离破坏,岩体向地下空间方向产生挤压变形来定义大变形;何满潮等(2002)基于地下空间大变形现象将软岩分为膨胀型软岩、高应力软岩、节理化软岩、复合型软岩四类;李天斌等(2005)基于产生围岩大变形的地质环境及力学机制,将其定义为:隧道及地下工程中,由软弱岩体构成的围岩,在高或相对高地应力、地下水或自身膨胀性的作用下,其自承能力丧失或部分丧失,产生具有累进性和明显时间效应的塑性变形且变形得不到有效约束的现象,它既区别于岩爆运动脆性破坏,又区别于围岩松动圈中受限于一定结构面控制的坍塌、滑动等破坏;赵旭峰(2007)提出挤压现象是一种在隧道开挖中与时间有关的大变形,与岩体的时效力学行为紧密相关,表现为在工程扰动力作用下,当岩体所承受的剪应力超过某极限值时,所发生的随时间发展的显著粘弹塑性变形;上述对大变形的定义均较好地概况了前述两种经典定义。