岩爆是岩体中聚集的高弹性应变能，因开挖而产生的一种具有代表性的应力释放现象。岩爆是突发性的，且大都发生在隧道掌子面附近及侧壁上，与塌顶和坍方有明显区别。处于高地应力条件下的隧道等地下工程洞室开挖施工过程中，因开挖卸载引起隧道围岩内部应力分异作用，导致洞室周边岩体承受的荷载不断增加，当应力超过其极限应力时，平衡被打破，使储存于围岩中的弹性应变能突然释放且产生爆裂松脱、剥离、弹射甚至抛掷等破坏现象，其发生过程中常伴随有较大的爆裂声。岩爆的存在影响隧道围岩的稳定，并直接威胁施工人员和设备的安全，影响施工进度，是隧道等地下工程施工的难题之一。
1.特征分析
在隧道施工过程中，发生的岩爆大多数属轻微、中等岩爆级别，少数为较强烈岩爆。岩爆发生时，虽伴有不同程度的声响，但弹射一般较微弱。归纳起来其总体特征主要有如下几点：
1)岩爆发生级别、频率较高段的岩性主要是硬脆性的花岗岩，其次为砂岩、石英岩，可见岩爆和岩性关系较为密切。
2)岩爆活动范围主要在隧道拱顶和两侧边墙部位。
3)岩爆发生频繁地段隧道开挖过程中，一般掌子面3倍洞径范围内的岩爆发生频率最高。
4)隧道围岩节理、裂隙发育地段，即使埋深较大也不会发生岩爆，表明岩爆具有明显的岩体结构效应。
5)岩爆段隧道的围岩表面十分干燥。
6)岩爆随时间的延续均有向深部发展的趋势，故施工中应采取合理有效的初期支护措施。
7)当岩体内部发出清脆的爆裂撕裂声响时，岩爆力学机制表现为压致拉裂破坏类型，多平行洞壁发生且仅涉及表层岩体，岩爆块以薄片状、板状等形状为主；当围岩内部发出沉闷爆裂声时，岩爆力学机制主要表现为压致剪切拉裂型破坏，具有新鲜的楔形、弧形断口，岩爆岩块上可见不同程度的擦痕形迹，该种类型岩爆持续时间较长，破坏性较大。
2.岩爆预防
岩爆会引起围岩呈片状剥落，影响围岩的稳定性，破坏施工机械设备，造成人员伤亡。为此，对隧洞开挖过程中是否发生岩爆和哪些部位可能发生岩爆作出预测和判断，并制定必要的防治措施，对于维持围岩稳定和施工安全，减少岩爆对隧道施工的影响以及避免对机械、人员的损伤有重要意义。
对于岩爆预测，重要的是必须结合工程实际进行具体分析。根据地下工程围岩的岩性和强度、实测地应力资料、洞室开挖后可能出现的应力情况、地质超前预报资料以及围岩的完整程度等做出预测判断。
1)理论推算岩爆强度等级
根据隧道围岩岩石的脆性指数及地应力场的应力值бmax、бmin和бc之间的关系来判断围岩可能发生岩爆的强度等级，据此采取相应的预防措施。值得说明的是理论推算岩爆强度等级的不足之处在于它是以单一因素一应力条件为依据，应力仅仅是岩爆形成的必要条件，而不是充分条件。岩爆的产生及其强烈程度是由多种因素造成的，因此在施工中需进行必要的围岩监测，预测临爆前的信息，从而采取有效的防范措施。
2)根据地形条件和地质构造判断岩爆发生的可能性
洞内垂直地应力与地形有关，一般是埋深越大，地应力越大。在平缓山头下，垂直地应力接近上覆岩石的重量；斜坡地形则不然，垂直应力应考虑大于上覆岩石的重量；在山坡坡脚处还要注意沟谷地形引起的应力集中问题。地震区和构造活动区的地应力一般要大些，水平地应力大时，垂直应力可能相应增大；洞室轴线垂直于构造主应力布置时，比平行主应力方向布置时、开挖周边应力大。
3)根据分析计算和施工经验判断岩爆可能出现的部位
在具备产生岩爆的应力条件时，岩石越新鲜、完整和干燥，岩性越脆硬，岩爆发生的可能性越大。隧道中垂直地应力很大，水平地应力很小时，易在边拱部位发生岩爆；在地应力非常不等向的地区，平行最大主应力或中间主应力方向的洞壁常会发生岩爆；在水平应力很大，垂直应力小时，顶拱和地板部位易发生岩爆；在隧道掘进中，断面应力较高，整个断面上易发生岩爆；隧道与陡坡平行，则靠近陡坡一侧的顶拱易发生岩爆；在隧洞分岔处的尖角部位，应力较大，易发生岩爆。
3.岩爆防治措施
3．1 轻微岩爆
迹象：距掌子面约1—3倍洞径范围，爆破后出现声小且频率低的爆裂声，随后片状岩块从拱部或侧墙坠落下来，持续时间在30 min左右。防治措施：一般进尺控制在2—2．5 Ill，尽可能全断面开挖，一次成形，以减少围岩应力平衡状态的多次破坏；控制光爆效果，以减小围岩表面应力集中现象；在掌子面和洞壁经常喷撒水或高压注水，以弱化围岩；必要时可打超前钻孔，形成局部应力释放区，以减弱或消除岩爆现象。
3．2 中等岩爆
迹象：距掌子面约1～3倍洞径范围，爆破后20min内，在洞内可听到岩体爆裂的声音，声音与前者相比偏大且频率偏高。紧接着垂直于岩体节理面的方向将发生弹射的岩片，伴随着类似于枪响的声音，在随后1～2 min内将发生岩块爆裂坠落的现象，这时落下来的岩块相对来说较厚、较大。这种现象有时持续几分钟，有时持续1～2 h。防治措施：立即停止施工，后退到100m以外的安全距离，设法远距离向岩爆区岩面喷射水，待岩爆缓解，基本无岩爆迹象后方可进行找顶和初期支护施工，加固围岩。
3．3 较强岩爆
迹象：一般发生在距工作面8～50m的范围。除有中等程度的岩爆迹象外，主要特征表现为，从岩爆开始约1～2 h后，岩爆剧烈，声音较响，可听到岩体内部因断裂而发出的“嘣嘣”巨响，表面上看起来岩体较完整，其实内部已爆裂，敲击岩面可听到空响声。在现场还可看到在两节理面交接处岩石受挤压破坏粉碎的现象。
防治措施：该段隧道采用台阶法开挖，进尺控制在2 m以内，以减弱岩爆。提高光面爆破效果，减小围岩表面应力集中现象，并在边墙及拱部成放射状向岩体钻孔，且向孔内灌注高压水，使岩体软化，加快围岩内部的应力释放，使岩体应力降低，弹性应变能在开挖前释放。
4.结束语
岩爆虽然是一种较为复杂的施工动力失稳地质灾害，但只要认真观察和分析研究，是完全能够认识其特征和发生规律的，从而找到行之有效的预防及防治措施。
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只看楼主 我来说两句 抢板凳