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摘要：随着人类社会的经济的发展，人类采矿活动不断深入，软岩也随之不断增加。因此所遇到的困难也越来越复杂多变。本文主要分析了软岩工程力学中的相关问题，以及简要的介绍了隧道大变形问题的处理方法和措施。
关键词：软岩；软岩工程；工程力学；措施
一，软岩工程力学
(一)软岩的概念
软岩工程是一个相对的概念，在不同的地区、不同的埋藏深度，都会使软岩工程所表现出来的特性发生不确定性的变化，甚至使软岩工程发生根本性的彻底变化。软岩是指在工程力学作用下能够产生显著的变形的工程岩体。软岩的特性主要表现在两个方面，—是一种工程岩体，二是具有显著塑性变形。
软岩是一种工程岩体，与建筑工程密切相关，没有工程作参考，就无软岩可谈。软岩的岩体在工程力学作用下均能产生显著得塑性变形。这种变形，部分是有利于工程岩体维护的，但是另外部分则是有害于工程岩体的维护，在没有显著变形作参考地前提下，也难以搞清楚什么是软岩。
在传统意义上，软岩是指存在于硬岩和土体之间的一种介质。例如，在我国大西北地区存在着大量的黄土窑洞，其工程介质是黄土，但它既没有支护，也没有显著的变形，因此不可能称之为软岩，只能将其称之为硬岩。因此软岩是一种特殊的工程介质。
事实上，目前国内外对硬岩、软岩和土之间尚且没有严格的区分界限。但是有一种标准可以明确区分其介质是属于硬岩、软岩还是土。硬岩和土的工程问题，均可以采用传统的力学方法来描述和解决，但是软岩的工程问题，是很难采用传统力学方法加以解决的。
(二)软岩的两个基本力学属性
软岩主要拥有两个基本的力学属性，一是软化临界荷载，二是软化临界深度。
随着科学技术的发展和应用水平的不断提高，特别是围压的增大，软岩所产生的塑性变形明显有所增加，这使得在低应力水平作用下表现为硬岩特性的岩石，在提高了应力水平的前提下会显示出了明显的塑性变形。对于已经给定的工程软岩，均由弹性变形为主的工程状态向以塑性变形为主的工程状态转化的临界点，将其称之为软化的突变点，而与之相对应的应力水平称之为软化临界荷载。
软化临界深度与软化临界荷载也是交相对应的，岩石亦存在着一个软化临界深度。对已经给定的矿区，其中软化临界深度也是一个客观的变量。
(三)软岩工程的分类
软岩的变形和流动型式对于软岩支护作用及其优化作用具有极其重要的影响意义。因此，软岩工程的分类主要依据它的变形流动型式，软岩工程的分类主要包括以下几个方面：一是连续变形型软岩，二是不连续流动型软岩，三是复合型软岩。其中连续变形型软岩又可以分为塑变形型软岩和流变性软岩，而不连续流动型软岩可以划分为松散流动型软岩和节理滑移型软岩。由此可见，软岩根据不同的标准可以分为很多种类。
二、软岩工程力学在应用中存在的主要问题
(一)特殊的时间效应问题
软岩工程力学的方法和传统的固体力学方法，在变形以及时间因素的关系描述方面具有很大的异同。软岩工程力学中应该考虑的变形是最多的，它不仅需要考虑传统固体力学中所研究的各种变形的分量，而且还有一些是软岩工程中所特有的。这些独特的变形分量与时间有密切关系的变形也是软岩大变形、大位移的根源。
(二)非光滑变形的问题
目前，大多数软岩工程存在着诸多的非光滑性变形的问题，对于如何解决这样的问题，不同的工程单位可能会采取不同的措施。但是大部分都会首先对软岩的岩体进行具体的分析处理，并且在此基础上针对不同的介质。采取各自相应的措施来解决。但是在做岩体的连续性概化之前，首先应该根据软岩岩体的具体情况，综合运用相应的措施和方法来进行概化，决对不能沿用传统的方式，只是采用固体力学的方式来衡量工程软岩。
(三)软岩的大变形问题
软岩的大变形问题主要是指，非线性力学问题，其中主要包括几何和物理非线性问题。在实际生活中出现的岩体工程力学问题是大变形问题，如采矿沉陷、软岩巷道的收帮等问题。显然，软岩工程力学目前一直沿用的还是弹塑性理论，虽然在应用过程中考虑了材料基本特性，但是严格意义上讲，却仍然是小的变形近似与理论。因此，软岩工程力学面临的状况是依靠弹塑性理论来企图解决软岩大变形的问题。
(四)工程岩体力学设计理论和设计方法问题
软岩工程的变形具有高度非线性的特点，工程的力学设计主要是采用非线性的大变形工程力学设计技术。在国内，目前研究岩体非线性力学问题的很多，但是最关键的一点就是对如何进行非线性力学设计的研究却少之又少，甚至根本没有这方面的研究。因此，到目前为止，工程岩体力学设计任然是依据小变形的力学参数设计方法。然而，对于那些大变形的软岩工程力学而言，只有采用塑性变形技术手段，其设计方法必须是依据非线性的大变形力学理论，否则可能会影响工程的整体质量。
三、软岩隧道大变形
(一)软岩大变形原因分析
1.地应力场对隧道变形的影响
隧道通过易变形的页岩，容易发生严重的流塑性变形，从而导致岩体被破坏。因此，高的应力是隧道发生大变形的重要条件，也是隧道大变形的诱因。
2.地下水对隧道变形的影响
地下水的存在和运动对隧道的影响至关重要，岩体颗粒由此会产生动力作用，由于水体对岩体会造成损伤，导致岩体的强度可能降低，岩体的孔隙率会增大。因此，地下水的发育是隧道发生大变形的内在因素，也是重要诱因之一。
3.围岩强度对隧道变形的影响
不同岩体的抗压强度是不相同的，在软岩上施工围岩变形程度的差异较大，根据岩体变形破坏的理论，当围岩压力超过岩体的抗压强度的时候，岩体将会发生强烈的变形和破坏。
4.初期支护对隧道变形的影响
通过对锚杆的监测和分析可以得知，锚杆如果没有被打入稳定岩体中形成可靠的围岩加固圈，因此不能起到充分控制围岩流塑性变形的作用。
5.施工方法对隧道变形的影响
施工方法也对隧道的变形有着非常重要的影响。软岩变形除了与上述的四项因素有关之外，还与施工方法也是有非常重要的关系时。其中的影响因素有很多，主要可能有以下原因造成工期紧、现场管理复杂等，这些都直接影响到了软岩的變形。
(二)防治技术措施
1.施工方面
对于开挖后的软岩必须进行适当的应力释放作用，当应力释放到一定的程度时，就要及时采取有效的支护措施，要尽一切可能保证隧道结构的安全和可行。对于造成隧道大变形的原因，从施工角度可以从以下几个方面解决。
首先，减少对围岩的开挖和破坏。在建筑施工时要尽量减少诱发围岩变形的不利因素，控制围岩变形的恶性发展。对软弱围岩要进行支护，加固破碎的围岩，加固围岩的变形。保护隧道的安全。
其次，多重支护相结合使用。不仅要利用长锚杆，而且还要利用其它一些列可以加固软岩的工具，用以加固软岩的应力，防止软岩隧道出现故障等问题。
最后，在施工过程中采用短台阶开挖的方法。这样可以有效的减缓围岩变形的速率，使初期锚喷支护和钢架能够及早封闭成环，与围岩一起形成拱，控制软岩大变形。
2.设计方面
在隧道的施工过程中采用新技术新方法，有助于隧道的安全和加固操作。隧道的结构设计理念主要是“先柔后刚，以柔克刚”。也就是指隧道开挖后首先设置柔性支护，允许软弱围岩有一定的变形，充分发挥围岩的自承的作用，使围岩和初期支护的组合体共同承受围岩荷载和变形，隧道在设计中主要贯彻以下的设计方针：
—是，优化洞型，选择合理断面；
二是，措施得当，控制变形；
三是，先柔后刚，以柔克刚；
四是，预留变形，谨防侵入净空；
关键词：软岩；软岩工程；工程力学；措施
一，软岩工程力学
(一)软岩的概念
软岩工程是一个相对的概念，在不同的地区、不同的埋藏深度，都会使软岩工程所表现出来的特性发生不确定性的变化，甚至使软岩工程发生根本性的彻底变化。软岩是指在工程力学作用下能够产生显著的变形的工程岩体。软岩的特性主要表现在两个方面，—是一种工程岩体，二是具有显著塑性变形。
软岩是一种工程岩体，与建筑工程密切相关，没有工程作参考，就无软岩可谈。软岩的岩体在工程力学作用下均能产生显著得塑性变形。这种变形，部分是有利于工程岩体维护的，但是另外部分则是有害于工程岩体的维护，在没有显著变形作参考地前提下，也难以搞清楚什么是软岩。
在传统意义上，软岩是指存在于硬岩和土体之间的一种介质。例如，在我国大西北地区存在着大量的黄土窑洞，其工程介质是黄土，但它既没有支护，也没有显著的变形，因此不可能称之为软岩，只能将其称之为硬岩。因此软岩是一种特殊的工程介质。
事实上，目前国内外对硬岩、软岩和土之间尚且没有严格的区分界限。但是有一种标准可以明确区分其介质是属于硬岩、软岩还是土。硬岩和土的工程问题，均可以采用传统的力学方法来描述和解决，但是软岩的工程问题，是很难采用传统力学方法加以解决的。
(二)软岩的两个基本力学属性
软岩主要拥有两个基本的力学属性，一是软化临界荷载，二是软化临界深度。
随着科学技术的发展和应用水平的不断提高，特别是围压的增大，软岩所产生的塑性变形明显有所增加，这使得在低应力水平作用下表现为硬岩特性的岩石，在提高了应力水平的前提下会显示出了明显的塑性变形。对于已经给定的工程软岩，均由弹性变形为主的工程状态向以塑性变形为主的工程状态转化的临界点，将其称之为软化的突变点，而与之相对应的应力水平称之为软化临界荷载。
软化临界深度与软化临界荷载也是交相对应的，岩石亦存在着一个软化临界深度。对已经给定的矿区，其中软化临界深度也是一个客观的变量。
(三)软岩工程的分类
软岩的变形和流动型式对于软岩支护作用及其优化作用具有极其重要的影响意义。因此，软岩工程的分类主要依据它的变形流动型式，软岩工程的分类主要包括以下几个方面：一是连续变形型软岩，二是不连续流动型软岩，三是复合型软岩。其中连续变形型软岩又可以分为塑变形型软岩和流变性软岩，而不连续流动型软岩可以划分为松散流动型软岩和节理滑移型软岩。由此可见，软岩根据不同的标准可以分为很多种类。
二、软岩工程力学在应用中存在的主要问题
(一)特殊的时间效应问题
软岩工程力学的方法和传统的固体力学方法，在变形以及时间因素的关系描述方面具有很大的异同。软岩工程力学中应该考虑的变形是最多的，它不仅需要考虑传统固体力学中所研究的各种变形的分量，而且还有一些是软岩工程中所特有的。这些独特的变形分量与时间有密切关系的变形也是软岩大变形、大位移的根源。
(二)非光滑变形的问题
目前，大多数软岩工程存在着诸多的非光滑性变形的问题，对于如何解决这样的问题，不同的工程单位可能会采取不同的措施。但是大部分都会首先对软岩的岩体进行具体的分析处理，并且在此基础上针对不同的介质。采取各自相应的措施来解决。但是在做岩体的连续性概化之前，首先应该根据软岩岩体的具体情况，综合运用相应的措施和方法来进行概化，决对不能沿用传统的方式，只是采用固体力学的方式来衡量工程软岩。
(三)软岩的大变形问题
软岩的大变形问题主要是指，非线性力学问题，其中主要包括几何和物理非线性问题。在实际生活中出现的岩体工程力学问题是大变形问题，如采矿沉陷、软岩巷道的收帮等问题。显然，软岩工程力学目前一直沿用的还是弹塑性理论，虽然在应用过程中考虑了材料基本特性，但是严格意义上讲，却仍然是小的变形近似与理论。因此，软岩工程力学面临的状况是依靠弹塑性理论来企图解决软岩大变形的问题。
(四)工程岩体力学设计理论和设计方法问题
软岩工程的变形具有高度非线性的特点，工程的力学设计主要是采用非线性的大变形工程力学设计技术。在国内，目前研究岩体非线性力学问题的很多，但是最关键的一点就是对如何进行非线性力学设计的研究却少之又少，甚至根本没有这方面的研究。因此，到目前为止，工程岩体力学设计任然是依据小变形的力学参数设计方法。然而，对于那些大变形的软岩工程力学而言，只有采用塑性变形技术手段，其设计方法必须是依据非线性的大变形力学理论，否则可能会影响工程的整体质量。
三、软岩隧道大变形
(一)软岩大变形原因分析
1.地应力场对隧道变形的影响
隧道通过易变形的页岩，容易发生严重的流塑性变形，从而导致岩体被破坏。因此，高的应力是隧道发生大变形的重要条件，也是隧道大变形的诱因。
2.地下水对隧道变形的影响
地下水的存在和运动对隧道的影响至关重要，岩体颗粒由此会产生动力作用，由于水体对岩体会造成损伤，导致岩体的强度可能降低，岩体的孔隙率会增大。因此，地下水的发育是隧道发生大变形的内在因素，也是重要诱因之一。
3.围岩强度对隧道变形的影响
不同岩体的抗压强度是不相同的，在软岩上施工围岩变形程度的差异较大，根据岩体变形破坏的理论，当围岩压力超过岩体的抗压强度的时候，岩体将会发生强烈的变形和破坏。
4.初期支护对隧道变形的影响
通过对锚杆的监测和分析可以得知，锚杆如果没有被打入稳定岩体中形成可靠的围岩加固圈，因此不能起到充分控制围岩流塑性变形的作用。
5.施工方法对隧道变形的影响
施工方法也对隧道的变形有着非常重要的影响。软岩变形除了与上述的四项因素有关之外，还与施工方法也是有非常重要的关系时。其中的影响因素有很多，主要可能有以下原因造成工期紧、现场管理复杂等，这些都直接影响到了软岩的變形。
(二)防治技术措施
1.施工方面
对于开挖后的软岩必须进行适当的应力释放作用，当应力释放到一定的程度时，就要及时采取有效的支护措施，要尽一切可能保证隧道结构的安全和可行。对于造成隧道大变形的原因，从施工角度可以从以下几个方面解决。
首先，减少对围岩的开挖和破坏。在建筑施工时要尽量减少诱发围岩变形的不利因素，控制围岩变形的恶性发展。对软弱围岩要进行支护，加固破碎的围岩，加固围岩的变形。保护隧道的安全。
其次，多重支护相结合使用。不仅要利用长锚杆，而且还要利用其它一些列可以加固软岩的工具，用以加固软岩的应力，防止软岩隧道出现故障等问题。
最后，在施工过程中采用短台阶开挖的方法。这样可以有效的减缓围岩变形的速率，使初期锚喷支护和钢架能够及早封闭成环，与围岩一起形成拱，控制软岩大变形。
2.设计方面
在隧道的施工过程中采用新技术新方法，有助于隧道的安全和加固操作。隧道的结构设计理念主要是“先柔后刚，以柔克刚”。也就是指隧道开挖后首先设置柔性支护，允许软弱围岩有一定的变形，充分发挥围岩的自承的作用，使围岩和初期支护的组合体共同承受围岩荷载和变形，隧道在设计中主要贯彻以下的设计方针：
—是，优化洞型，选择合理断面；
二是，措施得当，控制变形；
三是，先柔后刚，以柔克刚；
四是，预留变形，谨防侵入净空；