围岩松动圈

围岩松动圈是指开挖后，围岩受力状态改变导致岩石强度下降，从而在巷道周围形成的一个松弛破碎带。其大小与围岩强度和原岩应力密切相关，是评估巷道稳定性和设计支护方案的重要依据。

围岩松动圈的形成是由于巷道开挖后，围岩受力状态由三向变为近似两向或单向，导致应力重新分布和局部集中。当应力值超过围岩强度时，围岩发生塑性变形、破碎，形成松弛破碎带，即围岩松动圈。

围岩松动圈的形成主要受围岩强度和原岩应力的影响。当原岩应力相同时，围岩强度低则松动圈大；当围岩强度相同时，原岩应力小则松动圈小。此外，节理裂隙发育程度、地下水、岩层厚度等因素也会影响其范围和程度。

除了围岩强度和原岩应力，影响围岩松动圈形成的因素还包括节理裂隙发育程度、地下水状况、岩层厚度、温度以及爆破损伤等。这些因素通过影响岩石的单轴抗压强度等力学特性，进而对围岩松动圈的范围和程度产生影响。

在影响围岩松动圈形成的因素中，自然因素包括围岩强度、原岩应力、节理裂隙发育程度、岩层厚度和温度等；人为因素主要是爆破损伤以及巷道开挖导致的地下水状况改变等。

在地下工程中，为预防和管理人为因素导致的围岩松动，可采取超前支护、注浆加固、控制爆破参数等措施。同时，加强监控量测和地质超前预报，及时发现和处理异常情况，确保施工安全。

在地下工程中，人为因素导致的围岩松动会有多种具体表现。以下是一些主要的表现：

错动松弛：在多组结构面发育的硬岩岩体中，如果开挖后围岩应力超过其屈服强度，围岩会沿已有的多组节理发生剪切错动而松弛，形成一个松动的圈层。这种松动圈本身不稳定，特别是在有地下水活动时，容易导致拱顶坍塌和边墙失稳。

剪切滑移：对于厚层状或块状结构的硬岩围岩，如果存在陡倾洞内的大型结构面（如小断层、大型节理等），这些结构面可能会控制围岩向洞内的剪切滑移。此外，固结程度较低的软弱岩体（如泥质粉砂岩、泥岩等）也可能出现塑性挤出变形。

膨胀内鼓：当围岩中含有大量膨胀矿物时，由于开挖形成的低应力区吸引高应力区的地下水转移，吸水膨胀的岩体（如膨胀岩）会发生强烈的膨胀并导致围岩内鼓变形。这可能导致洞室设计空间不足，甚至使围岩表部膨胀开裂和解体。

支护失效：如果支护措施不当或未能及时实施，人为因素（如施工过程中的爆破损伤）可能加剧围岩的松动和破坏。支护结构（如锚杆、钢支撑等）的损坏或失效也会直接导致围岩松动范围的扩大。

巷道变形：随着围岩松动的加剧，巷道可能会出现明显的变形现象，如收敛变形、底鼓等。这些变形不仅影响巷道的正常使用，还可能对工人的安全构成威胁。

为了预防和管理这些人为因素导致的围岩松动问题，需要采取一系列的技术措施和管理手段。例如，加强地质勘察和超前预报工作，制定合理的施工方案和支护参数；采用先进的爆破技术和施工工艺，减少对围岩的损伤；加强监控量测工作，及时发现和处理异常情况；以及制定应急预案和救援措施等。

为了有效预防和管理人为因素导致的围岩松动问题，在地下工程中可以采取以下措施：

一、加强超前支护与注浆加固

超前支护：针对围岩破碎的情况，可采取超前双层小导管进行超前支护，以预防顶部坍塌。同时，开挖时应预留核心土，对掌子面进行支撑和喷锚封闭，避免暴露时间过长。

注浆加固：在围岩相对薄弱地段，可增加径向小导管进行注浆加固。通过注浆提高岩体的强度和整体性，从而增强围岩的稳定性。注浆过程中应注意观察注浆压力及排浆量变化，确保注浆效果。

二、优化爆破参数与施工工艺

控制爆破损伤：采用合理的爆破参数和施工工艺，减少爆破对围岩的损伤。例如，可以采用光面爆破或预裂爆破技术，以降低爆破震动对围岩的影响。

缩短开挖与支护时间间隔：及时跟进支护工作，缩短开挖与支护的间隔时间，以减少围岩的暴露时间和变形机会。

三、加强临时支护与初期支护

临时支护：将临时支护与二次衬砌形成整体，提高支护结构的承载能力。可采用钢筋连接等方式加强临时仰拱的纵向稳定性。

初期支护：加密拱架和加强锁脚等措施，以增强初期支护的强度。同时，应确保初期支护的质量符合设计要求。

四、严格控制开挖进度与质量

缩短仰拱开挖时间：增加人员及设备投入，尽量缩短仰拱开挖至封闭成环的时间，以控制仰拱开挖对隧道变形的影响。

控制红线距离：严格控制仰拱与掌子面的距离以及二次衬砌与掌子面的距离，确保施工安全和质量。

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