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摘要：通常来讲，隧道软弱围岩主要表现为整体强度低，在一定应力水平下，容易产生一定的施工变形，还会出现不稳定破坏的岩体。当前阶段，随着中国社会经济的日新月异，交通业也取得了长足的进步。同时，在这种情况下，为了更好地保证软弱围岩隧道的质量，隧道工程的施工水平在不断提高的同时，新的软岩隧道数量也不断增加。在这种情况下，为了更好地保证软弱围岩隧道的质量，本文详细分析了软弱围岩隧道的变形与控制技术。
关键词：软弱围岩；隧道变形；控制技术；分析
前言：按照隧道围岩的变形机理，分为了结构变形和材料变形；按照隧道围岩变形的时空效应，可以分为掌子面挤出变形、掌子面超前变形以及掌子面后方变形。隧道软弱围岩变形一般表现为围岩变形。与此同时，它还具有初始变形速度快、变形时间久、变形和破坏形式等多样的特点，此外，超前变形以及影响范围、掌掌面挤压变形、掌子面后方变形的影响范围都比较大。
1软弱围岩变形特征
变形量大：隧道开挖后，会产生明显的塑性变形，这是软岩的主要优点。根据实测数据可知，软弱围岩的洞壁位移可达几厘米甚至几十厘米以上。这通常表现为对初始支护的严重破坏，如喷射混凝土的下落，钢架的变形开裂，这也可能导致第二层衬砌混凝土的开裂。初始变形速度较快：隧道开挖初期，硬质围岩快速变形，变形速率很小，很快就能达到稳定状态。但是，在开挖软弱围岩隧道时，变形速率会较大，且变形的时间会很长。软弱围岩具有初期变形速度快，持续时间较长，而且流变明显的特性。许多研究表明，在弱围岩隧道开挖后的较长时间内，支护或衬砌的压力在不停的变化着，这是软弱围岩蠕变的结果体现。如砂岩、花岗岩等硬质岩石蠕变变形小，能够在很多的时间里就到达稳定状态。相反，页岩、泥岩等软若围岩的蠕变变形却特别的明显，并且围岩破坏范围大。软弱围岩隧道周围的塑性区域会不断扩大，尤其是支护不及时或结构刚度和强度弱时，会导致对围岩的破坏范围加大，并且压力也会飞快增速。
2隧道围岩变形机制
结构连续性缺乏。岩体中经常存在断层，层理缝和不整合面等地质构造，导致无法形成连续的岩石结构。物质分布的不均匀性：隧道围岩密度分布经常会不均匀，土石混合体及软岩互层的情况时有发生。物质稳定性欠缺：由于受到周围环境的影响会致使围岩出现不稳定性。如，千枚岩和页岩常与水接触会发生软化，在气候的影响下冻土会发生变化，遇到水后膨胀的围岩会膨胀等。复杂的赋存环境：在一定的如地应力，地下水，地温等地质环境中有围岩存在，围岩的变形多少会受到这些地质环境的影响。
3隧道围岩的变形规律
隧道结构是由周围的地质体和人工支护构成的，而且发挥主导作用的是周围的地质体。这将与地面结构系统完全不同。站在工程结构的角度看，这个结构体系是经过一定的施工过程或一定的机械过程形成的。过程状态的变化如下图所示，我们可知，事实上，隧道建设就是一个挖掘和支支护的过程。从力学的角度来看，它是压力释放和控制的过程。就变形角度来看，也是变形和变形控制的过程，如图1所示。
应力状态的发展阶段
4?隧道软弱围岩的变形控制措施
4.1控制掌子面超前变形的措施
控制掌子面超前变形包括采用先进的超前支撑对隧道掌子面前方的软弱围岩进行加固，使得隧道开挖后围岩的自稳性能增加，并且能够降低超前变形的数量和范围。根据结构，超前支护方法有两种，即使用隧道纵向刚度和隧道刚度的梁结构，以及使用隧道横向刚度的梁结构。而梁构造想要对围岩进行改良，可以使用钢棒、钢管、钢背板材料系以及高压喷射系进行。
4.2对掌子面挤出变形进行控制的对策
使用倾斜的（或球形的）掌子面，在一定程度上通过倾斜的掌子面进行挖掘，可以改变掌子面上受力的围岩形式，从而在很大程度上提高了掌子面的稳定性和工人的安全性，并且围岩的变形量也得到了减少，施工进度大大提高，同时使得初期支护的闭合时间也大大缩短，混凝土的质量和耐久性得到更大程度的提高。想要保证掌子面的稳定性，可以使用球面进行挖掘，需要利用球形掌子面进行开挖，即把掌子面开挖成球形，然后利用掌子面前方和隧道周围形成的承载拱实现。
在多种形式的隧道掌子面中，稳定性最好的就是球形掌子面，但不利于机械开挖和支护结构的运行，限制了工程的应用;倾斜面的稳定性处于中等水平。适合在自稳定性差软弱围岩中使用；而稳定性最差的就是直型掌子面，它可以很好的在自稳性好的围岩中使用。预留核心土：在隧道施工中，采用弧形开挖方法优先挖掘弧形拱和外墙外层的岩体，并留下掌子面中央部分的岩体，利用挡土墙的形式，让反作用力施加在掌子面上。以此来增强掌子面的稳定性，并对掌子面的挤出变形以及超前变形能够进行有效的避免，使掌子面地层的松弛范围在一定程度上有效的减少。而核心土壤的长度，宽度和高度是保留核心土壤效果三个重要参数，即。手掌子面喷混凝土，掌子面开挖后立即喷射50～100毫米的混凝土，尽量缩短掌子面的暴露时间，以防止隧道开挖初期围岩的松弛甚至塌陷，最终使掌子面的挤压变形得到控制。
4.3开挖方法的优化
4.3.1在软弱围岩大断面隧道施工，常用的方法有中隔壁法（CD法）、预留核心土台阶法、交叉中隔壁法（CRD法）、单侧壁导坑法和双侧壁导坑法。在实际工程中，要结合具体情况对围岩稳定性进行控制，操作时主要使用一种施工方法，并利用其它方法进行辅助。
4.3.2高性能混凝土的喷射：混凝土喷射是隧道初始支护的重要组成部分，能够和围岩紧密结合结合在一起，有效填补隧道围岩的裂缝和缝隙，在隧道开挖时能够形成1个封闭承载环。同时具备径向应力和切向应力的出阿布都效果，并且可以把作用在喷射混凝土上的外力分布到围岩上。
4.4提高钢架的承载力
软弱围岩是隧道初期支护的关键组成部分，在隧道开挖后钢架可及时提供支护力，以此来对隧道开挖后的围岩变形进行控制。提高钢架承载能力的方法有：增加钢架的强度和刚度;缩减钢架间距;用高性能钢架替代普通钢框架，高性能钢结构和高性能钢架，将在未来成为软弱围岩隧道支护的主要发展方向。
4.5进行多次支护
多支护控制变形技术是在挖掘隧道时使变形量和剩余量大于通常值。由于隧道开挖会导致围岩应力发生释放，且也会出现一定的变形，第一次支护将在发生一定的变形后进行。但是，围岩的变形将继续进行，当变形值达到一定程度时，需要第二个支护;如有必要，继续进行第三次支护。最后直到把变形控制在标准范围内为止。
这种方法的优势是，不用进行对此扩展和重复的支撑，也就是说，没有被拆装的支撑构件和对围岩的多重扰动。多支承的基本思想是允许第一此支护受破坏，并且设置变形剩余量应该大于通常值；而当第一次支护变形达到一定程度后方可实施第二次支护。
结束语：
总之，由于围岩强度低、结构破碎松散、结构面弱等特点，隧道开挖后，容易发生掌子面的大水平变形，或支护结构因自身受力过度而引起变形，最终导致崩塌。基于此，做好软弱围岩隧道的变形控制工作十分必要，在一定程度上能够保证工程可以安安全施工，提高工程的施工质量和水平。
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