国内外岩爆研究现状综述
岩爆研究现状

20 0 6年 2月
云 南 冶 金
YUNNA M A (1 N U UR ; r
De . 2 0 c 0 6
第 3 卷第 1 ( 5 期 总第 16 9 期)
V1 5 o o.3 .N .1 (u 9 ) S m 16
岩 爆 研 究 现 状
AKS RAC : B igak do o g a h zrs o kb t f n[i s ru l i oea o ,S a s oea dm r a e t nb ni 3' T e n f e l i l aa ,r ms o e )n o be n p r i n g oc d c t rg t t n Oi cl r n oe t ni y eg- t lm t o
关 成 立 ,侯 克鹏
( 昆明理工大学国土资源 程学 院,云南 i
摘
昆明 609 ) 50 3
要 :岩爆作为一种地质灾害越来越受到人们 的关注 ,因其发生 的突发性 ,往往 给施工带 来极大 的难 度。
针对岩爆的问题 ,本 文系统地从岩爆特征 、破坏机 、岩爆 与地质条件关系及 其预测方法和 防治措施等几方 面进
GUAN h n-l, HOU -pe g Ce i Ke n
( u i n esyo c nea dT cnl y u m n ,Y na 50 3 hn ) K mn U i rt f i c n eh o g ,K n i g v i S e o g u nn60 9 ,C i a
脆 的啪 、啪响声 ,岩 块 同 时从 母 岩表 面弹 射 出来 , 多 呈薄 片状 、边 薄 中厚 、块 度 较小 。另一 种 为有 响 声 而无 弹射 或掉块 ,爆破 后数 小 时 内偶 尔 可听 到沉
岩爆研究现状和趋势

岩爆研究现状和趋势下面为大家总结了一些关于岩爆研究现状和趋势,一起来看一下吧!1 引言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内应力场重新分布,导致储存于硬脆性围岩中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,它直接威胁施工人员、设备的安全,影响工程进度,已成为世界性的地下工程难题之一。
2 岩爆机理研究2.1 强度理论早期的强度理论着眼于岩体的破坏原因。
认为地下井巷和采场周围产生应力集中,当应力集中的程度达到矿岩强度极限时,岩层发生突然破坏,发生岩爆。
近代强度理论认为:导致岩体承受的应力σ与其强度σ'的比值,即σ/σ'≥1时,导致岩爆发生。
2.2 能量理论20世纪60年代中期,库克等人在总结南非金矿岩爆研究成果的基础上提出了能量理论。
他们指出:随着采掘范围的不断扩大,岩爆是由于岩体-围岩系统在其力学平衡状态破坏时,系统释放的能量大于岩体本身破坏所消耗的能量而引起的。
这种理论较好地解释了地震和岩石抛出等动力现象。
2.3 刚度理论20世纪60年代中期,Cook和Hodgei发现,用普通压力机进行单轴压缩实验时猛烈破坏的岩石试件,若改用刚性试验机试验,则破坏平稳发生而不猛烈,并且有可能得到应力-应变全过程曲线。
他们认为,试件产生猛烈破坏的原因是试件的刚度大于试验机(即加载系统)的刚度。
20世纪70年代Black将刚度理论用于分析美国爱达荷加利纳矿区的岩爆问题。
认为矿山结构(矿体)的刚度大于矿山负荷(围岩)的刚度是产生岩爆的必要条件。
佩图霍夫认为,岩爆发生是因为岩体破坏时实现了柔性加载条件。
在他的研究中也引入了刚度条件,并且明确认为矿山结构的刚度是峰值后载荷-变形曲线下降段的刚度。
2.4 岩爆倾向理论岩石本身的力学性质是发生岩爆的内因条件。
用一个或一组与岩石本身性质有关的指标衡量矿岩的岩爆倾向强弱,这类理论就是所谓的岩爆倾向理论。
最新岩爆发生的机理分析及防治措施综述

岩爆发生的机理分析及防治措施综述岩爆发生的机理分析及防治措施综述摘要:深部洞室的岩爆已成为水利、隧道、深部采矿工程建设的突出问题。
近年来,我国在深部采矿,隧道开挖等工程领域快速发展,由于工程经验相对较少,且多数理论研究成果很难解释岩爆的发生机理,因此对岩爆的发生机理及防治措施研究显得尤为重要和迫切。
通过介绍已有的岩爆发生机理,比较现有的岩爆发生机理,指出各岩爆机理的优缺点,并提出需要改进的部分,并对相关的隧洞工程总结有效的防治措施。
最后结合当前的研究现状提出几点见解,以期为岩爆区的工程设计、施工建设提供有益参考。
关键词:岩爆;地应力;应变能;隧洞;断裂力学E-mail:ambitiousxjfeng@引言自1738年在英国锡矿坑道中首次发现岩爆现象以来,各国在深部地下工程中的岩爆现象越来越多,这与人类不断向深部开采资源,发展地下空间的活动密切相关。
岩爆作为一种人类地下深部工程活动的产物,其定义众多,目前尚未有统一的认识。
广泛被接受的定义:在高地应力深部地下洞室中,脆性岩石卸荷造成存储的应变能突然释放,使洞室围岩出现崩落,甚至弹射并伴随爆裂声的一种动力失稳现象[1]。
岩爆的发生会给工程造成巨大的损失,严重的情况会造成大型机械设备的损坏以及人员的伤亡,因此对深部岩石的岩爆现象研究显得特别重要。
随着矿山、水利水电、铁路公路交通隧道等工程向深部发展,岩爆作为一种地质灾害现象,其发生越来越频繁。
[2]岩爆作为一种复杂的深部地下工程活动现象,其发生原因受多种因素的影响,因此对岩爆形成的机理研究以及准确预测显得特别困难。
为解决当前我国深部地下工程活动中的地质灾害问题,需要对岩爆发生的力学机理,物理现象做深入的研究,结合室内试验,现场试验以及现场检测对其发生的时间,发生的强度、烈度做进一步精确的预测。
我国自1933年在抚顺胜利煤矿报道岩爆事故以来,已记载了大量的工程岩爆事故,特别近几年来,随着我国不断向深部地下空间发展,岩爆现象发生频繁。
岩土爆破发展现状分析报告

岩土爆破发展现状分析报告引言岩土爆破作为一种常用的工程技术手段,在建筑、矿山等领域具有重要的应用价值。
随着社会的不断发展,岩土爆破技术也在不断创新和进步。
本报告旨在分析当前岩土爆破的发展现状,了解其技术应用和存在的问题,并探讨未来的发展方向。
岩土爆破的技术应用岩土爆破技术广泛应用于建筑、矿山、交通等领域。
在建筑领域,岩土爆破可用于土方开挖、基坑支护和爆破拆除等工程;在矿山领域,岩土爆破用于露天采矿、井下巷道开挖等;在交通领域,岩土爆破则常用于隧道开挖和路基工程等。
岩土爆破技术通过爆破能量释放,将岩土体破碎,降低了开挖的难度和成本,提高了施工效率和质量。
岩土爆破的技术发展爆破材料的创新传统的岩土爆破常使用炸药作为能量源。
然而,炸药在使用过程中存在安全隐患和环境污染等问题。
为了解决这些问题,近年来出现了一些新型爆破材料的研发,如无烟药和高分子炸药等。
这些新型爆破材料不仅能提供足够的能量释放,还具有较低的爆炸产物和噪音。
爆破控制技术的进步为了减小爆破震荡对周围环境的影响,爆破控制技术得到了大幅度的进步。
现代化的爆破仪器设备能够实时监测爆破震动的强度和频率,并在施工过程中进行控制。
通过合理的爆破参数设计和监测,可以降低爆破震荡,保护周围建筑物和地下管线等设施的安全。
数值模拟在岩土爆破中的应用数值模拟技术是岩土爆破中的一个重要工具。
通过建立岩土体的数学模型和模拟爆破过程的力学行为,可以预测爆破震动、岩石破裂等情况。
数值模拟技术可以帮助工程师更好地设计爆破参数,提高爆破效果,减少不必要的损失。
岩土爆破的问题与挑战虽然岩土爆破技术有着广泛的应用前景,但其仍然面临一些问题和挑战。
环境污染问题爆破过程释放的炸药废气和噪音会对周围环境造成污染。
特别是在城市建设中,周围建筑和居民会受到较大的骚扰,甚至引发产生安全风险。
安全风险岩土爆破涉及爆炸物品的使用,安全风险不可忽视。
爆炸物品的储存、运输和使用过程都需要严格的管理。
爆破技术的发展现状以及发展趋势

爆破技术的发展现状及发展趋势采矿10-1高宇1001020102摘要:随着爆破技术和相邻学科的发展,爆破理论的研究也有了长足的进步。
特别是岩体结构力学、岩石动力学和计算机模拟爆破技术的发展,使爆破理论的研究更实用化,更系统化了。
关键字:爆破技术爆破理论引言:当今岩体力学已从以材料力学为基础的连续介质岩体力学发展为以工程地质为基础的非连续介质岩体力学。
岩体结构面特征对爆破的影响日益引起人们的重视。
岩石动力学作为爆炸力学、冲击力学与爆破工程相结合的一门边缘学科,它的产生和发展无疑对岩石爆破破碎原理的研究是一种推动力量。
计算机模拟爆破技术的发展,不仅可以预算出最优的爆破效果,而且可以在计算机上再现岩石爆破的动态过程,从而大大减少现场试验所消耗的人力、物力,并能准确地查明各种因素对爆破效果的影响。
它代表着90年代爆破技术的最高水平,也是爆破技术由工艺过渡到科学的重要标志之一。
但是,从总体上看,爆破理论的发展仍然滞后爆破技术的要求,理论研究和生产实际仍有不小的差距。
再加上爆破过程的瞬时性和岩石性质的模糊性、不确定性、致使爆破理论众说纷法,争论不止。
美国矿业局W.L.福尔内(Faurney)等人认为:“岩石破碎的过程仍然没有阐明,在公开文献中尚有许多混乱和相互矛盾的论点……”南非的C.V.B.坎宁安(Cunninghan)在论及岩石爆破过程中动压与静压哪个占主导地位时谈到“60年代以来,一直为人们所争论,毫无疑问,今后仍将争论一段时间”。
南非矿业研究会高级工程师J.R布里克曼(Brinkman)在1987年召开的第二届爆破破岩国际会议(2nd International Symposium on Rock Fragmentation byBlasting)上谈到:“岩石爆破破碎机理目前仍存在着相互矛盾的观点”。
在爆破理论迅速发展又众说纷云、相互矛盾的情况下,从发展的角度去研究不同时期各派爆破理论的主要论点、依据,从中找出发展趋势,无论是对于爆破理论本身的研究还是指导工程实践都有着重要意义。
岩爆预测与预防

岩爆的预测与预防一、岩爆灾害研究现状岩爆(冲击地压)是指在高地应力地区洞室开挖后,由于洞室的应力重分布和应力集中,在较短时间产生的突发的、猛烈的脆性破坏形式。
岩爆发生时,破碎岩石从坑洞壁弹射或大量岩石崩出,产生强烈的气浪或冲击波,严重的可摧毁整个作业面乃至整个洞室,对矿山安全开采造成了极大的危害。
国内外对岩爆问题的研究,主要集中在三个方面:岩爆机理研究;岩爆危险性评价、监测预报技术研究;岩爆防治措施研究。
其中,岩爆机理研究是预测和防治的理论基础,也是国内外学者研究的重要内容,比较具有代表性的有强度理论、刚度理论、能量理论、冲击倾向理论等。
(1)强度理论:岩体破坏的原因和规律,实际上是强度问题,即材料受载荷超过其强度极限时,必然要发生破坏。
但是这仅是对材料破坏的一般规律的认识,它不能深入解释岩爆的真实机理。
(2)刚度理论:刚度理论是Cook等人由刚性试验机理论而得到的,该理论认为若试验机刚度小于试件后期变形刚度时,则发生突然的失稳破坏。
(3)能量理论:20世纪60年代中期,Cook等人总结南非金矿岩爆研究成果后提出了能量理论。
他们指出:随着采掘范围的不断扩大,岩爆是由于岩体—围岩系统在其力学平衡状态破坏时,系统释放的能量大于岩体本身破坏所消耗的能量而引起的。
(4)冲击倾向理论:冲击倾向性是指介质产生冲击破坏的固有能力或属性。
用一个或一组岩石本身性质有关的指标衡量矿岩的岩爆倾向强弱,这类理论就是所谓的岩爆或冲击倾向理论。
二、岩爆地质综合分析与预测(1)地应力条件岩爆的发生与地应力积聚特征有着密切的关系。
因此,地应力场分析对于岩爆预测非常重要,高地应力条件是发生岩爆的必要条件。
然而对于高地应力区,是一个目前尚未统一规定和定义的问题。
目前国内外学者对可能发生岩爆的高地应力界定差异很大,其中一类以地应力绝对大小划分,认为最大主应力达到20~30MPa 时即可认为岩体处于高地应力状态。
(2) 地质构造褶皱构造核部一般是应力集中带,因为研究区域应力场以水平应力场为主,巷道开挖后,垂直洞壁方向的初始地应力增高,使得水平应力与垂直应力的差距加大,巷道拱顶部位产生高应力集中,导致岩爆发生。
岩爆研究现状评述与趋势

岩爆能源米 自于岩体本身存储的应变能,开挖后使围岩处丁高应力状 态, 静 力超过岩石强度时, 岩爆破坏迅速发生。 虽然在 开挖、 爆破后临 岩闱『 I 词 : 生 的 裂 隙订 利 丁高 度集 中 的应 力 和能 景 的 释 放 , 但是 , 对 于 岩 体 进 行 "挖 后 岩 积 聚 大量 弹 性 应变 能 ,存 外 界动 力 扰 动 影 响下 将 大 大 增
3 . 1强 度 理 论
元的村 { 互运动及作用对 物体进 细观模拟岩爆过程,町以很好地表达宏观 物体的各种 动力响应。 不连续变形分析法对于岩体不连续 面的滑移 、 错位和 旋转等大位移的计算有很大的优势, 可以很立 『 地解决这 类 的静力 以及 动力问题。 基于牛顿第二定律理论的离散单元法O  ̄ uDe c 程序 ,通过 网格对岩体 单元的接触 面进行划分, 岩体破坏的求解过程 l _ 允许块 体问丌裂 、 错动甚 至 刖以脱离母体而下落,这正是这种 町以实现非连续介质材料大变形 问题 的方法的最 大优点 , 因此, 在岩 十工程中离散单元法用来研究岩爆是 比较适
1引 言
余 能量 向外 界释 放 产 生 岩 爆 。
我 困丰 富 的水 电能 源 开 发 主要 分 布 丁两 部高 山峡 谷地 区 ,村1 当 多 电站
都 以纵横交错的大型洞室群作为地下厂房建筑物 『 唐春安, 2 0 1 2# 1 7 5 ] 。由 _ r地质条件错综 复杂 , 近年来, 我 同有不少地下工程发生过岩爆现象。 例如, 川藏 公路_ . _郎J ¨ 隧道地质条件 比较复杂, 处于高地应力环境下, 曾在施工过 程 1 发十过多次烈度不等的岩爆现象[ 1 ] 。 ¨ , 由1 岩爆 问题的高度 复杂性 , 岩爆机 尚不清 楚, 岩爆的预测还 不够准确 , 相l 火研 究成果远末满足 ] = = 程实践要求 。 2岩 爆 的破 坏 现 象
深部开采岩爆研究现状综述

深部开采岩爆研究现状综述深部开采岩爆研究现状综述摘要:岩爆是⼀种世界性的地质灾害,随着矿⼭开采深度的增加,岩爆已经成为⼀种越来越突出的潜在威胁,极⼤地威胁着矿⼭施⼯⼈员和设备的安全。
⽬前,国内外在岩爆⽅⾯做了⼤量的研究⼯作,但是,由于岩爆问题极为复杂,还没有成熟的理论和⽅法。
本⽂针对岩爆定义、岩爆发⽣机理、岩爆预测预报、岩爆控制的研究现状,进⾏了归纳分析与评述。
关键词:岩爆,岩爆发⽣机理,岩爆预测,研究现状前⾔随着浅部资源的逐渐减少和枯竭,地下开采的深度越来越⼤。
近年来,我国⼀些⾦属矿相继进⼊深部开采,如云南会泽铅锌矿采深已超过1000m,铜陵冬⽠⼭铜矿采深已达1100m,抚顺红透⼭铜矿已进⼊900-1100m深度,湘西⾦矿超过850m,⼭东玲珑⾦矿采深⼰达800m。
深井矿⼭开采,最显著的变化是显现“⾼应⼒、⾼温和⾼孔隙⽔压”的“三⾼”特性,开采环境⼤⼤恶化,潜在的重⼤安全隐患增多。
岩爆作为地下⼯程的⼀⼤危害,直接威胁施⼯⼈员、设备的安全,影响⼯程进度,如何有效的减轻岩爆引起的灾害,已成为世界性的地下⼯程难题之⼀,并受到世界各国相关学者的⼴泛关注。
岩爆发⽣地点具有“随机性”、孕育过程具有“缓慢性”、发⽣过程具有“突发性”,对⽣产安全和⼯程可靠性的危害极⼤,已经严重影响了矿⼭的正常⽣产。
⽬前,国内外在岩爆⽅⾯做了⼤量的研究⼯作,但是,由于岩爆问题极为复杂,还没有成熟的理论和⽅法。
1、岩爆定义及分类1.1岩爆的定义时⾄今⽇还没有⼀个统⼀公认的岩爆定义。
在谈到岩爆时,⼈们通常会说岩爆就是⾼强度脆性岩⽯的猛烈破坏,或者说是储存在岩体内的弹性应变能突然释放。
国内普遍认为岩爆是地下⼯程或采矿过程中岩体破坏的⼀种形式。
它是处于⾼地应⼒或极限平衡状态的岩体或地质结构体,在开挖活动的扰动下,其内部储存的应⼒能瞬间释放,造成开挖空间周围部分岩体从母岩体中急剧、猛烈地突出或弹射出来的⼀种动态⼒学现象。
岩爆的发⽣常伴随着岩体震动。
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中等岩爆 ( 二级 ) 有相当数 量的岩片弹 射和松脱 , 洞内周 边岩 体变 形 , 有随 时间 发展 趋势 , 有 的岩 体有 较 强烈的爆裂活动
二 郎山 公路 隧 道 高地 应力 与 围 岩稳 定性 课 题 组 ( RM S 方 案 , 1998 年 )
中等岩爆 ( Ⅱ ) 爆裂 脱落、 剥 离现 象 轻微岩爆 ( Ⅰ ) 较 严 重, 少 量 弹 射; 围岩 表层 零星 有清 脆的 爆裂 声 ; 持 间断 爆 裂松 动、 续时 间较 长 , 有随 时 剥 落 , 有 噼 啪、 间累进性向深部 发 撕裂 声 响 , 对施 展的 特征 , 爆 裂深 度 工影响甚微 可 达 1m 左 右 ; 对 工 程施工有一定影响
பைடு நூலகம்
1 岩爆类型与岩爆烈度分级研究
1. 1 岩爆类型划分 岩爆类型划分主要是依据岩体弹性应变能的储 存与释放特征或应力作用方式而进行的 , 目前学术 界尚未达成共识。张倬元教授等按岩爆发生部位及 所释放的能量大小, 将岩爆分为三大类型 , 即洞室 围岩表部岩石突然破裂引起的岩爆、矿柱或大范围 围 岩 突然 破 坏 引起 的 岩 爆、断 层错 动 引 起的 岩 爆[ 1] ; 左文智、 张齐桂( 1995 年 ) 从岩爆形成的内在 因素出发, 将岩爆类型划分为水平构造应力型、垂 直压力型和综合型三大类; 武警水电指挥部天生桥 二级水电站岩爆课题组对岩爆分类有二种标准[ 2] : 一是按破裂程度将岩爆分为破裂松弛型和爆脱型二 大类, 二是按规模将岩爆划分为零星岩爆( 长0. 5~ 10m ) 、成片 岩爆 ( 长 10 ~ 20m ) 和 连续岩 爆 ( 长 > 20m ) 三大类 ; 郭志根据岩爆岩体破坏方式, 将岩爆 划分为爆裂弹射型、片状剥落型和洞壁垮塌型三大 类 。迄今为止, 谭以安博士的岩爆类型划分方案 影响最大: 他首先根据岩爆岩体高地应力成因和最 大主应力
强烈岩爆 ( Ⅲ ) “ 劈裂—剪断—弹射” 急 速发生 , 并 急剧 向 洞 壁深处 扩展 ; 几 乎 全 断面破 坏 , 生产 中 断 ; 有似炮声巨响
极强岩爆 ( Ⅳ ) 方 式 同 Ⅲ, 持 续 时 间 长, 震 动 强 烈, 有 似 闷 雷 强 烈 声 响; 人 财 损失严重 , 生产停顿
强烈岩爆 ( Ⅲ ) 强 烈的爆 裂弹 射 , 有 似 机枪子 弹射 击声 ; 岩 爆具延 续性 , 并 迅 速 向围岩 深部 发展 ; 影响深度 可达 2m 左 右 ; 对施工影响较大
王兰生等 . 川藏公路二郎山隧道围岩变形破裂的调研与监测 . 四川省公路学会隧道专委会 1998 年学术讨论会论文集
铁 道部 第二 勘 测 设 计 院 ( 1996 年) 交 通部 第一 公 路 设 计 院 ( 1996 年)
弱岩爆 微 弱岩 爆 (一 级) 岩石 个别 松脱 和破 裂 , 有 微弱 声响
强烈岩爆 剧烈岩爆 ( 三级 ) 顶 板、 侧壁围岩发生 严 重 岩 片 弹 射, 甚 至 有 巨 石 抛 射, 其 声 响 如 炮 弹 爆 炸; 底 板 隆 起, 洞 壁 周 边 变 形 严 重 , 可引起洞室坍塌 剧烈岩爆 ( Ⅳ ) 剧 烈的爆 裂弹射 甚至 抛 掷, 有 似 炮 声 巨 响 声 ; 岩爆 具突 发性 , 并 迅 速 向围 岩 深部 扩 展 , 影响 深度可 达 3 m 左 右; 严 重 影 响 甚 至 摧毁工程
1 [ 3]
方向, 将岩爆类型划分为水平应力型、
垂直应力型和混合应力型三大类 ; 然后依据具体应
收稿日期 : 1998-10-26
第一作者简介 : 徐林生 男 成都理工学院 同济大学定向培养博士后 研究方向为岩土力学与岩体稳定
第 4期
徐林生等 国内外岩爆研究现状 综述
25
( RMS 方案 , 1998) 。 上述岩爆烈度分级方案的对应关系见表 1。
我国杨淑清教授等通过天生桥二级水电站引水 隧洞相似材料岩爆机制物理模拟试验 , 总结出岩 爆造成围岩劈裂破坏和剪切的二种机制, 并且认为 它们是二种应力水平的产物, 即劈裂破坏属脆性断 裂, 而剪切破坏是岩石应力达到峰值强度状态时的 破坏 ; 前者形成的破裂面与洞口边界平行, 而后者 则与洞口边界斜交 , 呈对数螺旋形状。谭以安博士 则认为, 岩爆系一渐时破坏过程 , 其形成过程可分 为“ 劈裂成板→剪断成块→块片弹射” 三个阶段 。 以王兰生教授为首的“ 川藏公路二郎山隧道高地应 力与围岩稳定性课题组” 将岩爆作用与岩石在三向 应力条件下的压 缩变形破坏全 过程 ( L ane, Bieniaw ski 等, 1970 年 ) 加以对照 , 认为岩爆力学机制可
元计算的断面洞壁切向应力 有限元计算和 kirsch 方程 :
度 R b 之比值作为岩爆判据。拉森斯 1974 年就应用
m ax 3
3 岩爆预测研究
岩爆预测问题极为复杂 , 目前国内外还没有一 整套成熟的理论和方法。 这里将现有的几种预测方 法综述如下: ( 1) 施工地质超前预报法 : 岩爆的发生不仅取 决于地应力条件, 而且还与岩性及其分布特征、岩 体结构、断裂和地下水状况及其它因素有关。工程 实践表明, 高地应力区地下工程施工过程中 , 围绕 岩爆问题开展全面、系统的施工地质调研工作, 查 明岩爆发生的基本规律 , 从而利用与岩爆有关的某 些特殊地质现象来正确预测岩爆 , 这对保证安全施 工和优化工程措施等均具有重要意义。例如 , 日本 Kan Et su 公路隧道施工过程中 , 超前钻孔发现的 岩芯饼裂区就与岩爆区完全一致 , 这为正确预报岩 爆、 保证该隧道安全施工提供了重要依据。我们在 川藏公路二郎山隧道岩爆预测中 , 也通过施工地质 调研, 发现该隧道岩爆的发生与最大水平主应力方 向近于平行的 NW 向出水陡倾断裂和岩性条件关 系甚为密切; 现场调研发现 , 二郎山隧道中发育产 状为 N40 ° ~ 60 ° W/ NE ∠ 60° ~ 85° 的张扭性 次级断 裂 , 其中多见有线状~股状地下水 , 显示断裂处岩 体因张扭性活动而有所松弛 , 氡气 卡仪测试也显 示其氡气值明显高于两侧岩体; 洞壁二次应力场测 试资料则表明, 该组断裂的存在造成了局部应力降 低带, 其应力向两侧围岩中转移 , 从而导致 NW 向 陡倾断裂两侧形成局部应力增高带; 东段主洞已有 岩爆活动大多发生在距该组断裂 10 ~ 20m 距离以 外的地段, 究其原因就与这种应力局部调整有很大 关系; 因此 , 掘进过程中如遇到 NW 向出水的陡倾 断裂时可作为预测前进方向可能产生岩爆的一个重 要宏观预测标志。此外, 现场调研还发现 , 该隧道 某些洞段岩爆常发生在泥岩软质岩层内的泥灰岩或 砂岩、粉砂岩夹层中 ; 综合分析研究表明 , 这是因 为邻近泥岩软质岩的这些硬脆性岩夹层 , 由于前者 应力调整也出现了局部应力增高现象, 因此当开挖 至岩性软硬变化部位时 , 岩爆则往往发生在硬脆性 夹层侧 ; 这一规律性的认识也可作为软硬相同的高 地应力区洞室掘进过程中对岩爆进行预测的一个重 要地质依据。
严重损害 工程被摧毁
B . F . 拉森斯 ( 挪 威 , 1974 年 )
谭 以 安 ( 1988 年)
中等岩爆 ( Ⅱ ) “ 劈裂—剪断— 弹射” 重复 交替 发生 , 向 洞 壁内 部发 展 , 形成 V 形三 角坑 , 洞 壁有 较 大范 围破 坏 ; 对生 产 威胁 不大 , 个 别情 况 下损 坏设 备 ; 有似 子 弹射击声 中等岩爆
第 16 卷 第 4 期 19 9 9 年 8 月
长 江 科 学 院 院 报
Journ al of Y angt ze R iver Scient if ic Resear ch Inst it ut e
V ol. 16 N o . 4
A ug. 1 9 9 9
国内外岩爆研究现状综述
徐林生 王兰生 李天斌
26
长江科学院院报
1999 年
以归纳为压致拉裂、压致剪切拉裂、弯曲鼓折三种 基本形式, 也可以多种组合方式出现。 综上所述, 由于岩爆是极为复杂的动力失稳现 象 , 迄今人们对其形成机理还没有统一的认识。
( 2)
/ R b 判据预测法 : 国内外学者多将有限 和岩石单轴抗压强 = 3 1, 计算洞
力条件和岩爆特点, 再将岩爆划分成六个亚类[ 4] 。 1. 2 岩爆烈度分级 迄今为止 , 国内外对岩爆烈度分级问题尚有不 同的见解。德国学者 G ・布霍依诺 1981 年根据岩 爆发生时对工程的危害程度, 将岩爆烈度划分为轻 微损害、中等损害、严重损害三级 ; 挪威岩爆权威 人士拉森斯( B . F . Russeness) 的岩爆烈度分级方案 在国外很有影响, 他在 1974 年研究挪威陡山坡隧 道时 , 就根据岩爆发生时的声响特征、围岩爆裂破 坏特征等将岩爆烈度划分为 0 ~3 四级。我国谭以 安博士 1988 年率先依据岩爆危害程度及其发生时 的力学和声学特征、破坏方式 将岩爆烈度划 分为 弱、中等、强烈、极强四级; 铁道部第二勘探设计 院 1996 年在《 二郎山隧道高地应力技术咨询报告》 中, 提出按判据 / R b 将岩爆烈度划分为弱、中等、 强烈三级 ; 交通部第一公路设计院 1996 年则依据 岩爆发生的声响、岩体变形破裂状况、 / R b 比值 及最大水平主应力 H max , Hm ax / V , 将岩 爆烈度划 分为微弱、中等、剧烈三级。综上所述 , 国内外岩 爆烈度分级主要是依据与岩爆有关的一个单项或少 数几项指标来划分的 , 考虑因素不够全面; 此外 , 上述岩爆烈度分级方案中普遍对岩爆现场容易判别 的宏观标志重视程度不够, 这样不利于工程设计、 施工、 监理和科研人员在现场及时取得共识。 为了克服上述岩爆烈度分级方案中的缺乏 , 以 王兰生教授为首的“ 川藏公路二郎山隧道高地应力 与围岩稳定性课题组” 在借鉴前人分级方案的基础 上, 依据岩爆危害程度及其发生时的声响特征、运 动特征、爆裂岩块形态特征、断口特征、岩爆发生 部位、岩爆时效特征、影 响深度和 / R b 比值等 , 将岩 爆烈 度 划 分 为轻 微 、 中等 、 强烈、 剧烈四级