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摘要：随着我国高等级公路建设的发展，近年来复杂地质条件下的长大隧道不断涌现，这些隧道地质环境恶劣，围岩软弱，且往往伴随较高的地应力，给高速公路长大隧道的设计和施工带来了巨大的挑战。高地应力软岩隧道工程的共同特点是围岩软弱、地应力高、地应力与围岩强度比值高、变形剧烈且持续时间较长，软岩隧道工程的难点体现在结构强度的设计、施工工法和后期维护。
关键词：高应力软岩公路隧道，大变形机理，工程应用研究
前言：随着我国西部大开发的深入，我国的铁路，公路建设将穿越更多更长的高应力软岩地段。而对于我国的资源开采，水电建设。也会遇到更多的高应力软岩情况。但是由于我国目前所掌握的理论知识。还无法对高应力软岩的力学行为做出合理的解释，因此目前高应力软岩隧道支护失败的例子相当多。所以对高应力软岩开展研究具有一定的工程应用价值。由于我国西部地区地形条件复杂，公路建设中将会遇到更多的问题，但是我国对西部地区的公路建设需求量又相当大，因此，在西部地区复杂地质条件下。公路建设所应对的高应力软岩事件越来越多。给复杂条件下公路隧道的设计和施工带来了巨大的挑战。
一、高应力软岩公路隧道：
高应力软岩是指在较高应力水平条件下不才发生显著变形的中高强度的工程答体，其地质特征是泥质成分较少，但有一定含量，砂质成分较多，如泥岩、泥质砂岩等。工程特点是在深度不大时表现为更岩的变形特征，当深度加大至一定值时就表现为软岩的变形特性。在山区公路建设中，隧道不断涌现，而由于山区所在的地形地质条件复杂，所以隧道所处的复杂地形条件建设过程中容易出现高应力软岩情况。这也就使得隧道建设过程中会遇见一些常见的地质灾害和高应力所引发的地质灾害。因此，在隧道建设过程中，对高应力软岩情况所造成的地质灾害这里是相当重要的问题。而且在隧道建设过程中，对高应力软岩情况的应对也成为了世界性难题之一。引起了国际隧道工程界的广泛重视。从上世纪60年代开始，国际研究界对高应力软岩的概念一直存在争议，目前仍未形成统一的认识。目前在国际隧道工程建设的过程中普遍采用对高应力软岩应用工程软岩的定义，隧道建设过程中隧道如果穿越高应力软岩地区施工过程中遇到高地应力，极易诱发地质灾害。我已经国际上已经建设完成的隧道工程中，在施工过程以及运营期间遇到的高应力软岩情况较多。软岩挤压大变形问题也相当多，它已成为困扰隧道工程界的一个重大技术问题。在隧道建设初期，如果因为高应力软岩事件而导致隧道变形较大。对隧道建设过程发生破坏。要针对高应力软岩事件进行隧道建设的维护和支撑。而对于高应力软岩情况来说，周围围岩的压力也是相当重要的，对于软岩隧道不能只强调释放其周围围岩的压力，当围岩压力达到一定的程度，要进行及时的支护，控制围岩变形导致高应力软岩事件频发。从上世纪50年代开始，我国已经逐渐开展了对高应力软岩隧道理论等方面的研究，但由于当时我国的隧道建设刚刚处于起步阶段，导致我国对高应力软岩隧道理论方面的技术和理论研究发展较为缓慢。随着我国经济的快速发展以及对交通基础设施的需求量加大，隧道建设的时间越来越多，我国对高应力软岩到理论方面的研究已经得到了较大的发展。如今也已经形成了几种具有代表性的理论。对几种具有代表性的理论得出的观点是对于软岩大变形隧道的支护必须考虑围岩的应力状态。分析围岩周边的压力来改变高应力软岩情况的应对，控制高应力软岩支护的强度。合理选择高应力软岩的支护时间的。随着对高应力软岩隧道理论的不断深入研究。对于在隧道建设过程中，遇到的高应力软岩支护技术手段也取得了长足的发展。使得我国在隧道建设过程中所面对的高应力软岩隧道大变形和围岩稳定性定量等问题能够得到有效的解决。
二、大变形机理：
一般情况下，由于高应力软岩隧道自身稳定能力差，自稳时间较短，支护体系无法尽快形成闭合，因此导致高应力软岩隧道容易失稳坍塌。这也就使得软岩隧道极易发生大变形。应对高应力软岩隧道无法采用目前我国传统的开发方法。目前传统的长台阶开挖方法。不适用于深埋的软岩隧道。对于高应力软岩隧道的开发应该采用更加有利于稳定的开发方案。目前我国隧道研究人员对于高应力软岩隧道大变形的控制设计理念分为柔性结构设计理念和刚性结构设计理念。先进行现场勘察之后应对高应力软岩的目前情况来。设计其控制理念，柔性结构设计理念有先行导坑法，多重支护方法，可缩式支护方法，分阶段综合控制法，先行导坑法，通过导坑先行位移推迟支护结构的设置时间，减轻支护结构对高应力软岩隧道的压力。多重支护方法是对隧道进行多重支护。使得因为二次支护所产生的地压和支护返力得到平衡。刚性结构设计理念有大刚度支护和衬砌结构，大范围围岩加固法。进行地应力测试，根据地应力测试对地应力场进行拓展分析以及研究。对周边围岩工程特性进行围岩物理力学性质试验，位移反分析和围岩流变特性分析。根据围岩工程特性设置支护压力，应力测试和常规变形测试。再根据大变形所分析出来的机理进行施工力学行为分析。最终，根据工程勘察和初步设计得到大变形和支护侵限以及施工问题，得到大变形的机理分析，再通过现场实验和理论分析得到高应力软岩大变形控制技术。然后根据高应力软岩大变形控制技术来设置大变形控制快速施工技术和大变形控制设计支护结构。高应力软岩隧道的现场勘察数据进行分析，综合考虑该地区高应力软岩隧道的施工难易程度与工程造价，得到不同围岩类别的推荐工法，根据高应力软岩隧道的变形特征设置支护结构，有控制地释放围岩的压力，尽可能保护围岩的强度。
三、工程应用研究：
高应力软岩隧道施工的主要技术内容是利用导坑进行应力释放。多重支护控制应力释放。适时施做二衬控制应力释放。而针对控制大变形的施工方法对乌鞘岭隧道高地应力软岩围岩变形的实际情况。提出了短开挖，快封闭，强支护，快速成环，二衬时时紧跟的施工原则，选择合理的断面形状。留足预留变形量，超前支护。适当提高衬砌刚度和提前施做衬砌，利用小导坑释放应力，快开挖。快支护和快封闭的挤压大变形综合控制技术。首次开展对于高应力软岩施工动态管理，首次在国内隧道开展了系统三维位移测试及分析。对于衬砌结构的安全性，可靠性和耐久性进行了系统的研究分析。创造了重大工程穿越国内外罕见的工程活动性断层的工程范例。形成了复杂的高应力条件下软岩控制大变形的系统技术。通过地应力实测和拓展分析。经过室内实验，原位测试和位移反演分析等手段，提出了复杂高应力条件下控制大变形的快速施工方法。首次提出了挤压大变形隧道的位移管理基准。进行了区域地应力场的拓展分析。首次开展了国内隧道系统三维位移的分析及测试。成功建设国内外规模最大，围岩强度应力比最低的高应力软岩挤压大变形隧道。系统地掌握了高应力软岩挤压大变形的规律。开发了位移和位移速率控制的大变形隧道施工管理系统。成功建设国内外罕见的820米宽大活动性断层隧道。对F7断层带进行研究，提出了在软岩地层采用短台阶和超短台阶施工方案。形成了控制变形的快速施工方法与工艺。
结语：
高应力软岩公路隧道大变形计里及工程应用研究是当下隧道工程领域极具挑战性的课题。加强对隧道工程的施工工艺研究，解决高应力软岩公路隧道大变形机理的施工问题，能够指明隧道工程的发展方向，使我国隧道工程领域能够得到长足的进步。
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