尚彦军　蒋毅　魏思宇

摘   要：深部软硬岩交互出现的复合地层，其复杂多变的结构力学特性对地下工程安全施工构成挑战。本文从复合地层定义和分类出发，建立其结构力学模型。在实验室内采用水泥和纯白高岭土为原料，人工浇筑软、硬叠置型复合地层模型样品，开展单轴及三轴压缩力学试验。结果发现，单轴压缩时复合地层发生脆性张破坏，强度介于软岩强度与硬岩之间。当软硬层厚度比为1∶1时，随围压升高，复合地层弹性模量与泊松比降低，软岩中不规则裂纹增多;当围压达到15 MPa时出现应变硬化;随围压继续升高，软、硬岩径向非协调变形导致应变硬化消失。

关键词： 复合地层;力学试验;围压;非协调变形

深部复合地层属于隧道与地下工程研究范畴，是近些年来地质工程和岩石力学等研究的热点和重点，原因在于其研究面临的困难。深部高地应力、高地温和高渗透压的“三高”地质环境，导致深部岩体结构特征、力学行为和工程响应与浅部岩体相比有本质区别，巷道的开挖与支护更加困难[1]。难点主要表现在3方面：高地应力条件下的巷道变形控制、深部巷道掘进方法的选择、深部高地温热害。

众多工程实践经验表明，复杂地质构造和高地应力条件下，深部复合地层TBM施工将会面临诸多亟待解决的难题和施工地质灾害的威胁。主要表现为复合地层中软硬岩层交替出现，断层破碎带、泥化夹层等软弱破碎围岩常见，软硬岩层变化幅度大，对TBM刀盘破岩带来严重困难，影响破岩效率且缩短刀具和轴承使用寿命[2-4]。……