摘要：破碎岩体是隧道工程常见的岩体类型，其整体强度低，自稳能力差，隧道开挖后自稳时间较短，易出现剥落破坏，造成安全事故。在此类岩体中开挖隧道难度很大，支护技术以及维持该类围岩的稳定性一直是研究的重点问题，文章主要对破碎围岩的稳定性进行分析。
　　关键词：破碎围岩；隧道；初始应力状态；岩体及结构；稳定性
　　中图分类号：U455.7　文献标识码：A　文章编号：1006-8937(2011)24-0135-01
　　破碎围岩是隧道工程中常见的一种围岩，在围岩类型划分中属于稳定性较差的Ⅲ、Ⅳ、V级围岩。此类围岩稳定较差，特别是拱部的围岩，在隧道开挖失去支承后极易出现滑落现象，由于围岩自稳时间很短，往往来不及完成临时支护。所以保证破碎围岩的稳定性是相当重要的。
　　岩体的破碎程度有两个含义，一是构成岩体的岩块大小，二是这些岩块的组合形态。前者一般是采用裂隙的密集程度(裂隙率、裂隙间距、体裂隙率等)来表达。后者主要考虑了构成岩体的完整状态的各种岩块的组合比例。
　　影响隧道围岩稳定性的地质环境因素大体上可分为两大类：一类是客观存在的地质环境因素(内在因素)；一类是人为的主观因素(外部环境因素)。内在因素主要有围岩初始应力场状态、围岩的岩性及结构和地下水状态等。外部环境因素主要有施工方法、隧道的形状和尺寸以及隧道的埋深等。
　　文章主要讨论围岩的初始应力状态、围岩的岩性及结构对其稳定性的影响以及有利于破碎围岩稳定的施工方法。
　　1　围岩初始应力状态
　　隧道开挖后围岩发生松弛破坏是一个动态的变化过程，只要洞壁各点的应力均未超过能够导致岩体破坏的临界值，那么围岩就能保持完好；反之，任何围岩的破坏必先从隧道内部墙面开始。从而可以看出，隧道周边应力的集中规律和特点对评价围岩的稳定性有着十分重要的意义。
　　现有的研究成果表明：构造应力场是普遍存在的而且是不均匀的，大量的实践资料证明，大多数地区的岩体的天然应力状态有两种，一种是水平应力，另一种是垂直应力，但主要是以前者为主。与重力应力场有很大不同，它的参数不是固定的，而是处于变化中，一般是从空间和时间上的变化较大。除此之外，变化幅度大的还有主应力轴的方向和绝对值。岩体天然应力的形成不是随机的，存在一些内在原因。它是岩体的自重应力、构造应力、变异及残余应力三者相互作用而成。一般情况下，让隧道轴向与水平主应力形成垂直状态可以改善隧道周边的应力状态。遇特殊情况，水平应力很大时，则隧道方向最好与之平行以保证边墙的稳定性。地质构造形态不仅改变了重力应力场，而且除了以各种构造形态获得释放外，还以各种能量形式积聚在岩体内，这种残余构造应力将对某些隧道工程产生重大的影响。
　　2　围岩的岩性及结构
　　岩土体在地质构造的作用下，会产生各种结构面、断裂、形变、错动等使其破碎，在不同程度上丧失了其原有的完整状态。因此，结构状态的完整程度对隧道围岩的稳定与否，起着相当重要的作用。从岩体的结构角度，可将岩体结构划分为整体块状结构(整体结构和块状结构)、层状结构(薄层状结构和厚层状结构)、碎裂结构(构镶嵌结构和层状碎裂结构)、散体结构(破碎结构和松散结构)。软弱夹层对围岩稳定性的影响主要取决于它的性状和分布。一般认为软弱夹层的粗细颗粒含量、矿物成分、易溶盐、含水量和有机质等的含量是决定其性质的主要因素，对不同类型的软弱夹层，这些因素是不大相同的。由于软弱夹层的抗强度较低，故它不利与隧道围岩的稳定。而围岩可分为脆性围岩和塑性围岩两大类。脆性围岩主要指各类坚硬及半坚硬岩体。岩石自身的特性对结构面有直接影响，岩石带有一些自身的特点，这些特点决定了结构面稳定情况。所以结构面强度要看岩体本身的情况。塑性围岩大部分有很相似的特点，大多具有遇水易于软化、力学强度低、风化速度快、膨胀或崩解等不良性质。在此类围岩中，稳定性最差的是碎裂结构，第二是薄层状结构，厚层状及块体状岩体是稳定性最高的。如果隧道围岩没有损坏，结构完好，那么，隧道开挖后，围岩产生的二次应力一般不会使岩体发生破坏，即使发生破坏，变形的量值也是较少的。
　　3　破碎围岩施工方法
　　在破碎围岩的隧道施工中要注意以下观念：依据隧道结构和开挖的自稳性，选择一个合理的施工方案。这就可以预防出现塌方和各种病害，安全优质地建成隧道；设计和施工是一个整体，所以在施工过程中，我们一定要选择合理的施工方法。
　　实践表明通过对破碎围岩施加强预支护，围岩在发生位移之前就受到限制，开挖暴露出的围岩是经过改造强化的岩体，所以围岩自承能力得到了提高，在一定时间内实现了自稳的效果，为进一步施工创造了有利条件。其中强行预支护结构中的小导管、锚杆、插板、管棚等金属构件与四周的岩土体或注浆体共同组成沿隧道纵向的整体构件，在断面内各构件组成拱形的连续壳体，壳体承担上方破碎围岩的自重，起到支护作用。但是破碎围岩的强预支护还应注意一些问题：对于堆积碎石土、地下水活动较强且节理裂隙较发育的岩体，不宜直接使用锚喷支护，而应把超前小钢管加注浆或钢插板作为纵向预支撑，钢拱架作为环向支撑，这样一来结构的整体刚度较大，有利于限制围岩的不理变形。对于稳定性极差的破碎围岩，宜使用分步开挖，并制定合理的开挖与支护顺序，其施工顺序一般为：洞身开挖一初喷一锚杆施作一挂钢筋网一喷射混凝土。加强围岩初期形变增强了围岩的自承能力，确定围岩的初期支护结构级顺序亦是相当重要的。
　　另外隧道围岩分级的是对隧道开挖后，围岩作用在隧道支护上的压力，是隧道支撑或衬砌结构的主要荷载之一。其性质、大小、方向以及发生和发展的规律，这为保证正确的隧道设计做了提前工作，对后期的施工也有很大影响。隧道工程实践前做一些相关的准备工作是工程顺利完成的前提。如：围岩稳定程度的分级和评价构成围岩分级等。围岩分级可以作为施工方法的重依据；进行科学管理及正确评价经济效益等。在围岩分级时，主要考虑影响围岩稳定性的因素或其组合因素。在归纳、统计分析类似地质条件的基础，通过定量和定性确定影响隧道围岩稳定性的因素，就得到隧道围岩的分级。
　　最后不论是选择隧道位置，还是对隧道进行衬砌、考虑隧道的施工方法以及对隧道围岩稳定性进行维护，必须考虑岩体结构、岩石的性质、岩体结构、地下构造、天然应力状态、地下水以及施工方法、隧道的埋深以及隧道的形状和尺寸等这些自然因素对隧道围岩稳定性的影响。