隧道施工中岩爆的成因及预防探讨

隧道施工中岩爆的成因及预防探讨

摘要：岩爆是高地应力条件下地下岩体工程开挖过程中, 由于开挖卸荷引起围岩的弹性应变能突然释放,并产生爆裂、松脱、剥离、弹射甚至抛掷等破坏现象的一种动力失稳地质灾害。它是埋深大隧道施工中发生频率较高的突发性地质灾害。本文就隧道施工中岩爆的成因及预防进行探讨，为隧道施工中岩爆预防提供参考。

关键词：隧道施工岩爆成因 预防探讨

在平常的隧道施工过程中经常会出现各式各样的岩体失稳的现象, 而岩爆就这样一种十分特殊的岩体失稳现象, 它是岩体里聚集着的高弹性应变能, 岩爆一般多发生在完整且坚硬的岩体上。一般而言,完整的岩体相对比较稳定, 不会跟块裂岩体或者碎裂岩体一样, 容易沿着脆弱的结构面发生结构体的滑动及坍塌。因而,在平常的隧道施工工程中, 我们往往会加强不良地质地段的防范并采取措施, 可是当挖掘到完整且坚硬的岩层地段的时候, 常常容易忽略岩爆——这一特殊的地质灾害。

一、有关岩爆的特点

1.岩爆在未发生前并无明显的预兆。一般认为不会掉落岩块的地方也会突然发生岩石爆裂声响, 石块有时应声而下, 有时暂不坠落, 这与塌顶和侧壁坍塌现象有明显的区别。

2.岩爆时, 岩块自洞壁围岩母体弹射出来,一般呈中厚边薄的不规则片状, 块度大小多呈几厘米长宽的薄片, 个别达几十厘米长宽。严重时,成吨重的岩石从拱部弹落, 造成岩爆性坍方。

3.岩爆多发生在新开挖工作面及其附近,也有个别发生在距新开挖工作面较远处。岩爆发生的频率随围岩暴露时间的延长而降低。岩爆可瞬间突然发生, 也可持续几天到几个月。

二、有关隧道施工中岩爆的因成分析

1.有五大内在因素影响岩爆的发生:第一最大初始应力/岩石单轴抗压强度>1/7；第二岩石抗压强度较高(>80ＭＰＡａ)；第三岩石完整性好；第四较大隧道埋深；第五岩石干燥无水；施工中若具备三个因素以上便容易产生岩爆, 在具备岩爆条件的情况下, 其发生的概率同时与洞室跨度相关,跨度越大, 发生岩爆的概率就越大。

2.岩爆的发生与岩体的物理性质、应力状态有关,还与爆破方法也有很大的关系。产生岩爆灾害的很重要的条件之一就是围岩体中存在应力集中。应力集中不仅与岩体开挖前的地应力有关, 而且与开挖洞室的形状及其施工方法等工程因素有关。通过分析发现, 圆形洞室周边部位应力集中程度相对来说不大, 而非圆