軟弱岩石

軟弱岩石是指力學強度低，遇水容易軟化，並且在外荷載作用下易於產生壓縮變形的岩石。軟弱岩石簡稱軟巖，歷來是工程地質和巖體力學研究的重要課題之一。 ^[1] 

軟弱岩石(簡稱軟巖)歷來是工程地質和巖體力學研究的重要課題之一。但過去對軟巖的涵義比較含糊。一般是根據巖塊的單軸抗壓強度將岩石分為三類：堅硬岩石(R_c>60MPa)、半堅硬岩石(R_c=30～60MPa)和軟弱岩石(R_c<30MPa)。1980年我國舉行了全國軟弱岩石和軟弱夾層專題第一次學術討論會；1981年在日本東京舉行了國際軟弱岩石學術討論會，給予軟巖以比較廣泛的涵義，並指出了軟巖在工程地質學科中的重要地位和工程意義及今後研究方向，交流了軟巖工程地質特性研究的成果。儘管對軟巖的定義和範疇在這幾次討論會上沒有取得一致的意見，但一般認為軟巖應包括以下三方面的岩石：

①軟質岩石，即我們通常所説的軟巖，包括粘土巖、頁岩、軟質的泥灰岩、凝灰岩、大部分千枚巖、片岩、膨脹巖以及各種成因類型的軟弱夾層也歸在此類。

②構造巖或斷裂破碎巖，指在構造運動作用下形成的斷層破碎帶和岩漿岩侵入所形成的破碎帶，使岩石發生機械破碎、重結晶及新生動力變質礦物，削弱了岩石的力學特性，是機械作用和熱動力變質作用的產物。

③風化巖，因風化而削弱的岩石。 ^[2] 

在力學特徵上，軟弱岩石無側限抗壓強度低於或等於300千克/平方釐米，水穩性差，軟化係數不大於0.6，變形模量低且流變效應較顯著。在火成岩、沉積岩和變質岩3大巖類中，只要具備上述力學特徵的岩石，均屬軟弱岩石。軟弱岩石還包括部分構造巖和風化巖。構造巖是指受構造作用力影響而導致錯動破壞的巖體，一般包括斷層泥、糜稜巖、斷層角礫岩及構造破碎巖。其中，斷層泥、膠結不良的糜稜巖和斷層角礫岩均可視為軟弱岩石。風化巖是指在各種風化營力作用下，岩石成分、結構與工程性質產生變異的次生岩石。這類岩石的力學特徵與軟弱岩石相當的，也屬軟弱岩石。水工建築物的壩基、道路工程的大橋橋基和高層建築物地基岩體內如有軟弱岩石，往往會使建築物地基發生不均一沉陷或滑動變形，影響建築物安全；峽谷邊坡或傍山道路邊坡巖體內如有軟弱岩石，易產生斜坡失穩和崩滑。因此工程建設中應予以充分注意。

軟弱岩石變形模量小：易產生較大的沉陷或不均勻變形，導致建築物失穩。且遇水易軟化、崩解，含水量變化時易出現明顯的膨脹或收縮，長期高水頭作用下，可能出現管湧或潛蝕等現象。軟弱岩石的流變效應明顯，長期強度低，一些地下洞室因巖體強度隨時間而降低，影響其長期穩定性。 ^[2] 

自然界的軟弱岩石趨向於沿彎曲面發生剪切破壞，一般非飽水的軟弱岩石具有一定的內聚力，可以維持在10°～35°的斜坡上而不致下滑，但當被水滲透時，其重量增加而強度減小，並引起孔隙壓力的增大，從而促使內聚力降低。

實際上，要確定斜坡上剪切弧形面的位置及其上面的岩土體積是很困難的，可是。在野外進行直接觀察和材料試驗，雖然能確定斜坡破壞的精確位置和位移的大小，但可以鑑別出促使斜坡破壞的主要因素。

斜坡破壞的產生，需要有重力作用做為內力，當其超過了岩土的剪切強度時，就沿着斜坡上某個面產生剪切破壞，這個面的位置可以根據斜坡的幾何形狀和岩土的強度加以確定。斜坡即經破壞，應力就得到一定程度的釋放，便產生一定範圍的岩土露位移。但沿着剪切面還保留有摩擦力而具有抗滑的趨勢。於是一旦滑移開始，則剪切面以上的連續滑動或間歇性的滑動就很明顯了。 ^[3] 

在巷道爆破施工中，一般是周邊孔最後起爆。當週邊孔爆破時，光爆層岩石已受到崩落孔爆破作用的損傷，因此，巷道周邊光爆實際上是在損傷岩石中進行的。岩石損傷後，其力學性質參數要發生改變，而且岩石損傷前的強度越低，在相同爆炸載荷作用下的損傷程度越大，力學性質參數改變越多。D.S.Kim，M.K.McCarter和賀紅亮、Thomas J.Ahren等分別就爆炸載荷對岩石的損傷進行了研究，取得了岩石中損傷分佈的初步關係。此外，也有不少學者對岩石的爆破損傷破壞過程進行了數值模擬研究。

經過現場的觀察與分析，我們認為，軟巖巷道周邊光面爆破的孔痕率低，出現超挖，效果不理想的原因是：崩落孔爆破使光爆層岩石損傷，力學性質參數發生改變，而在進行光爆參數設計與施工時，未考慮這種損傷效應，未對光爆參數做相應調整，結果使周邊孔壁近區圍巖受到過度破壞，失去穩定而超挖。

研究崩落孔爆破對光爆層岩石的損傷，設計出相應的合理光爆參數，並配合採用岩石定向斷裂爆破技術，是提高軟巖巷道光爆效果的有效途徑，也將有助於促進光面爆破技術的發展和進一步推廣應用。 ^[4]