膨胀性和挤压性围岩特性|隧道工程

膨胀性围岩是指土中黏土矿物成分主要由亲水性矿物组成，这种黏土是同时具有吸水显著膨胀软化和失水收缩硬裂两种特性，且具有湿胀干缩往复变形的高塑性黏性土。决定膨胀性的亲水矿物主要是蒙脱石黏土矿物。泥岩、凝灰岩、页岩、蛇纹岩、泥质凝灰岩及有地热效应的土质地层等具有膨胀特性。我国是世界上膨胀土分布面积最广的国家之一。现已发现有膨胀土发育的地区遍及西南、西北、东北、长江与黄河中下游及东南沿海地区。

在这类地层中修建隧道往往会产生大变形，处理不当就会侵入净空，甚至引起支护结构的破坏。膨胀性围岩性质是极其复杂的，它与一般土质的围岩性质有着根本的区别，其基本特性主要有以下三个方面：

（1）膨胀土围岩大多具有原始地层的超固结特性，从而使土体中储存有较高的初始应力。隧道开挖后会引起围岩应力释放，强度降低，产生卸荷膨胀。因此，膨胀土围岩常常具有明显的塑性流变特性，开挖后将产生较大的塑性变形。

（2）膨胀土中发育有各种形态的裂隙，从而形成土体的多裂隙性。膨胀土围岩实际上是土块与各种裂隙、结构面相互组合形成的膨胀土体。虽然膨胀土体在天然原始状态下具有高强度特性，但隧道开挖后洞壁土体因失去边界支撑而产生胀缩，同时因风干脱水使原生隐裂隙张弛，使围岩强度急剧衰减。因此，隧道施工开挖过程中常有初期围岩变形大、发展速度快等现象发生。(www.xing528.com)

（3）膨胀土围岩因吸水而膨胀，因失水而收缩，土体中因干湿循环而产生胀缩效应。这将产生如下影响：一是使土体结构破坏，强度衰减或丧失，围岩压力增大；二是造成围岩应力变化，无论是膨胀压力还是收缩压力，都将破坏围岩的稳定性，特别是膨胀压力将使得围岩压力显著增加。

挤压性软弱围岩是指在高地应力作用下发生挤压大变形及破坏的软岩，其本身不具有膨胀性，但由于围岩软弱、强度低，在高地应力作用下会产生较大的塑性“剪胀”，使坑道产生大变形，且变形速度高、变形持续时间长，如乌鞘岭隧道大变形区段变形持续时间达120d，二次衬砌施作后仍存在较小变形。这两类隧道大变形发生机理不一样，但一些防治措施常相同或相近。

膨胀性和挤压性围岩隧道施工，都应在事前调查其特性和规模，根据围岩变形、土压增长、结构受力性状、地下水活动状态等因素，参考其他类似工程实例，综合确定施工方法。施工中对围岩压力、岩体流变、地下水情况应进行充分的调查和量测，以便根据围岩动态采取适当的施工措施。如原设计方案难以适应围岩动态情况，也可据此做适当修正。