岩爆形成条件,预测预报与防治
岩爆形成条件、预测预报与防治岩爆是高地应力条件下地下工程开挖过程中,硬脆性围岩因开挖卸荷导致洞壁应力分异, 储存于岩体中的弹性应变能突然释放, 因而产生爆裂松脱、剥落、弹射甚至抛掷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。
一、岩爆形成机理分析综合分析岩爆形成机理，可从内因和外因两个方面解释岩爆。
在高地应力区开挖硐室、围岩岩体结构、水文地质条件、地质构造和地形地貌可以构成岩爆形成的内因。
从外因方面来说，硐室开挖施工和钻爆发施工、地震也可以诱发岩爆。
1、高地应力形成岩爆的必要要件是应变能储集, 其力学条件满足: 原岩处于高地应力环境和洞室开挖后形成二次应力高度集中。
（1）原岩初始高地应力环境根据勘察资料显示, /值为2. 1～7. 0, 达到高应力和极高应力水平, 具备了岩爆形成的条件之一。
式中: -岩石饱和抗压强度(); -垂直于隧洞轴线方向的最大初始应力()。
（2）洞室开挖后形成二次应力高度集中在高及极高应力区开挖隧洞, 必将扰动原岩的初始应力状态,破坏隧洞周围岩体初始应力平衡, 从而导致应力重新分布。
当重新分布的围岩应力超过岩爆临界应力, 则产生岩爆。
（3）岩爆发生在洞室围岩内dσ3/ (σ1-σ3)正增长期增长很快的那一范围d σ3/ (σ1- σ3)越高,越易引起岩爆,因为高的dσ3/ (σ1-σ3)抑制了围岩静态破坏与位移，dσ3/ (σ1-σ3)亦可理解为高应力区中σ3的变化,它与岩爆的关系是:在一定应力环境中,围岩内高应力环境(高的σ1-σ3)中最高σ3部位(可直观判读)最容易引起岩爆。
2、围岩岩体结构（1）在深层岩浆岩或片理、片麻理不发育的变质岩中发生的岩爆往往强烈程度较大,使得岩片(块)常呈弹射状抛出。
而在片理、片麻理发育的变质岩中发生的岩爆则往往强烈程度较小,主要为劈裂或剥落形式。
这是由于片理、片麻理发育的变质岩,其岩石颗粒呈明显的定向排列现象。
在颗粒定向排列的方向上易产生应力集中,该方向上的微裂纹最易发生扩展或产生沿粒间的滑动。
这样就在定向排列的方向上构成了一个相对较弱的面,使得岩石可以在不太高的应力下就可沿该面破坏。
从而往往难以发生强度较高的岩爆,而以劈裂或剥落形式为主。
对于矿物颗粒不呈定向排列的岩石,如花岗岩、花岗闪长岩、石英岩等,颗粒随机排列,即不存在某一方向上相对力学强度较低的面。
这样的岩石有利于聚集较高的应力状态,而且也只有在较高的应力状态下才可能使岩石发生破坏。
因而一旦发生岩爆,往往具有较高的强烈程度。
（2）岩石颗粒间联接主要有结晶联接和胶结联接两种。
结晶联接是相同矿物或不同矿物的晶面彼此直接联接,是与矿物晶粒同时形成的。
胶结联接则是在成岩过程中矿物颗粒被胶结物胶结而形成,这是沉积岩的颗粒联接特征。
结晶联接比胶结联接更牢固,因此具结晶联接的岩石往往比胶结联接的岩石强高更高,更不容易破坏。
具结晶联接的岩石往往只有聚集较高的应力状态及较高的弹性应变能时才有可能使岩石发生破坏,所以岩爆的发生一般表现为较强烈的弹射或抛掷现象。
而胶结联接由于是通过强度相对较低的胶结物(与岩石矿物相比)将岩石矿物联系起来,因而在岩石中形成了一些相对薄弱的环节,使得岩石的强度有所降低。
在没有聚集很高的应力下就有可能发生破坏,所以发生岩爆时一般强烈程度较低,多表现为劈裂或剥落形式。
同时,胶结物的成分,对岩爆发生的强烈程度也有着重要的影响。
与前面的分析相似,由于硅质和铁质的胶结作用强,其岩爆的发生也往往较强烈,常表现为弹射或抛掷现象。
而钙质胶结物强度较低,不利于应变能的聚集,岩石发生岩爆时一般强烈程度不高。
泥质胶结作用最弱,以泥质胶结为主的岩石一般强度低,发生岩爆的的可能性很小。
迄今见诸报道的仅在二郎山公路隧道的砂质泥岩中发生了爆裂松脱、剥落为主的轻微岩爆现象。
（3）假设无论在压应力下或张应力下裂纹都是张开的,得出了如下结论:当β=arctan时,该方向上的微裂纹最易扩展; 当β= 0 或β=arctan时,裂纹最不易扩展。
式中:β为加荷方向(最大主应力方向)与裂纹方向的夹角; φ为裂纹面上的内摩擦角。
当岩石中的裂纹大多表现为不易扩展时,岩石的强度较高,不易发生破坏。
而一旦发生岩爆就往往很强烈。
当岩石中的裂纹大多表现为易于扩展时,说明这些裂纹在排列上具有大致一致的方向性。
因此较易扩展并相互连通,则其强度较低,较易破坏。
一旦发生岩爆,其强烈程度一般不高,主要表现为沿优势裂纹方向劈裂或剥落。
可以看出,微裂纹方向对岩爆的影响与宏观结构面产出状态对岩爆的影响具一定的一致性。
3、水文地质条件多资料研究表明, 岩石的含水量对岩爆的产生起着极其重要的作用, 而高含水量可降低岩体储存弹性应变能的能力和岩体强度。
引水隧洞区气候干燥少雨, 河谷岸坡陡峻, 地下水不丰富,围岩岩体干燥或潮湿, 因而满足产生岩爆形成的水文地质条件。
4、地质构造复杂的地质构造带容易发生岩爆。
如褶曲、岩脉、断层以及岩层的突变等等特别是向斜的轴部岩层存在较大的地应力聚积有大量的弹性应变能，一旦进行开挖或开采,就有可能产生岩爆。
5、地形地貌地形地貌是深埋长隧道岩爆的一个重要因素,隧道发生岩爆的地段通常位于壮年期的山体中, 山体一般陡峻呈浑圆状,这样的地形地貌通常也反映了山体岩体质量好,岩石坚硬且抗风化能力强,岩石易于积蓄弹性应变能。
而地形变坡地带(平行隧道轴线方向表现为坡脚和最大覆盖深度处,垂直隧道轴线表现为坡脚) 。
一方面受山体岩体应力的传递,在地形变坡地带的应力集中程度就较高,一旦隧道开挖,隧道周边产生的应力进一步集中,同时在变坡地带还受到偏压,对于脆性坚硬岩石就易于发生岩爆。
6、工程施工对岩爆的影响工程施工对岩爆的影响可以从硐室开挖深度和硐室的形状、尺寸两方面来分析。
（1）开挖深度（埋深）。
通常埋深越大，地应力就越高。
前文中提到高地应力是影响岩爆发生的主要外因，而开挖深度与地应力的变化密切相关，因此考虑开挖深度也是研究岩爆影响因素的重要方面。
（2）硐室的形状、尺寸。
通过分析圆形硐室和非圆形硐室（直墙圆拱形）的应力状态可知，在同样的应力环境条件下，圆形硐室应力集中效应小于非圆形硐室，因此圆形硐室发生岩爆的烈度和概率都要低于非圆形硐室。
可见开挖硐室的轮廓形状、尺寸与岩爆的发生有密切关系。
7、爆破、地震等诱发因素爆破、地震是触发岩爆的一个重要外因。
一旦遇有爆破或地震，由此产生的巨大弹性波对洞室周边产生一个动力响应，加剧了隧道围岩应力的释放，使得处于临界状态的岩体受到扰动而发生突然失稳破坏，使岩爆发生更严重。
据不完全统计有20%左右的岩爆是由爆破或地震等因素所引起的。
二、岩爆的预测预报1、根据特殊的地质现象进行宏观预测。
这些特殊的地质现象诸如:钻孔岩芯饼裂现象;现场大剪试验或表面应力解除时,岩体四周被解除后,底部会自动断裂,甚至会被弹起,并伴有断裂声等;应力- 应变全过程曲线异常等。
这些现象多预示着该区岩体具有较高的地应力,可以帮助判断岩爆是否会发生。
2、声发射现场监测预报。
根据李强(1994) 和Langstaff(1977)资料,无论是室内试验,还是现场初步监测结果,结果都表明:声发射信号急剧增加都超前岩体(石)的变形破坏,根据这一特点,可以将岩体声发射技术推广应用到岩爆监测预报中去。
3、判据现场测定预测法。
国内外学者多将有限元计算的开挖断面切向应力和岩石单轴抗压强度之比值作为岩爆判据.4、电磁辐射监测预报法。
该方法是依据完整岩石压缩变形破坏过程中，弹性范围内不产生电磁辐射，峰值强度附近时电磁辐射最强烈，软化后无电磁辐射这一原理，采用特制的仪器，现场监测岩体变形过程中发出的电磁辐射“脉冲”信号，通过数据处理和分析研究，来预报岩爆。
这一方法首先由俄罗斯学者提出，我国王来贵等人也在开展具体应用研究工作，目前该方法主要应用在煤爆监测预报领域。
5、地质超前预测法。
岩爆的发生不仅取决与地应力条件，还与岩性及其分布特征、岩体结构、断裂和地下水状况及其他扰动因素有关，岩爆往往发生在硬脆性夹层侧。
6、微重力法。
微重力法是采用物探的方法对岩爆进行预测，其理论基础是脆性岩石的“扩容”现象，即岩石在应力的作用下，力学参数会发生明显的变化，当其应变超过其临界值时，岩石的体积会突然增大，此时岩石的微重力异常变化是由正到负，岩爆发生前，处于临爆状态度岩石出现负重力异常极值，所以可以用微重力量测值作为岩爆发生的准则。
当重力异常长时间处于正常水平上，则岩爆不可能发生。
7、樊建平提出了用岩石单轴饱和抗压强度()与最大主应力()的比值作为评价岩爆发生的条件进行预测，当=3～6 时就会发生岩爆，小于3可能发生严重岩爆。
8、分形理论。
谢和平、李玉生运用分形几何学的方法，用分形的数目与半径的关系考察微震事件的位置分布，发现微震时间具有集聚分形结构。
岩爆发生前，微震活动的积聚程度明显增加，并相应地出现在一个主岩爆临近发生时。
分形理论更多的是从现象学的角度对岩爆发生给予定性描述，在定量说明岩爆发生原因和破坏过程方面尚有大量工作要做。
三、岩爆防治措施1、钻孔卸压。
就是在有能量积累的岩体上钻一系列孔,造成吸收岩体变形的一定空间,使集中的应力向深处转移,这种“釜底抽薪”的办法,有效地防止了岩爆破裂片向巷内喷出。
然而,要发挥钻孔卸压的作用还必须保证适时投入和一次到位,也就是说钻孔距应力集中核心的距离,以不会诱发岩爆为最佳钻孔长度,波兰学者认为3.4倍的层厚,我国学者有的认为6-9米或3.5-4米。
2、超前爆破应力解除。
在掌子面钻爆的同时,将部分周边孔和辅助孔加深至1. 5～2. 0倍孔深, 孔底装1/2支炸药, 与开挖爆破同步起爆, 针对下一循环开挖起到预先爆破松动的作用, 起到了一定的消除岩爆效果。
3、机械胀壳式预应力锚杆抑制岩爆。
初喷混凝土后, 周边随机安装胀壳式预应力锚杆, 尤其是拱肩部位, 利用胀壳式锚杆的迅速锚固作用抑制岩爆, 中等岩爆区效果明显, 按照设计系统支护( 锚网喷)全部实施, 基本能有效抑制岩爆发生。
4、通过加强钢筋网配置抵抗岩爆。
采用φ22钢筋交错连接锚杆, 形成加强钢筋网, 同时在前期施工的大部分岩爆较强洞段均采用了型钢拱架跟随掌子面支撑抵抗岩爆。
5、岩层注水法防治岩爆。
此法的基础是岩石因含水量的增加而软化这一特点，如果从岩石力学性质方面来看，岩层注水后，岩石的强度降低，弹性模量下降，泊松比增大，其内部粘结力减少，从而导致岩石的力学性质发生改变。
6、光面爆破开挖技术。
采用光面爆破，减少周边孔径，使用φ22 mm 小药卷和瞬发雷管，降低同段起爆药量，尽量消除隧道内爆破作业诱发岩爆的因素，并使开挖掌子面周边基本圆顺，减少隧道壁上岩体表面聚能结构的数目，尤其要避免出现棱角状突起或凹面，以防止产生新的局部应力和能量的聚集；同时对隧道壁中已经松动的岩块基石进行清除，减少岩爆岩块的数量。
深埋特长隧道岩爆预测与防治分析
深埋特长隧道岩爆预测与防治分析1认识岩爆1.1岩爆什么是岩爆？大多岩爆是如何发生的？岩爆是一种岩体失稳，突然破裂的现象，属于特殊的地质灾害，具有突发性。
多发于岩体坚硬且完整的地质，大多是因为隧道在穿越高地应力地区，由于围岩的应力大于岩体的强度，开挖爆破致使岩体应力二次分布，突然释放岩体中的应变能，在岩爆的同时伴随碎体、块片的弹射和飞出，伴有震动和声响等等，危害极大。
1.2岩爆易发条件（1）隧道埋深大。
大量数据表明，当隧道埋深超出200m 深度时，岩爆有可能发生。
（2）某一区域地质构造活动越是强烈，那么该处地形应力越容易被集中，岩爆发生的可能性加大。
（3）工程实践中发现，工况中河谷岸坡陡竣并有突变时，严重影响着地应力的分散，为岩爆的发生创造了条件。
（4）围岩新鲜坚硬完整有利于地应力储存，该区域容易发生岩爆现象。
1.3岩爆易发时间通常情况下，开挖掌子面的当天岩爆最强烈，持续时间长短不等，大多为几天，如果不加以控制任其发展，持续时间有时长达数月一年不等。
岩爆出现的形式大多为爆裂，对于瀑布沟电站的岩爆，易发时间大多为半夜或上午，如果下雨雨量比较大时更容易发生。
2岩爆预测预测，即对开挖部位发生岩爆的可能进行测算，并预报岩爆的可能级别。
预测有利于预防措施的及时应用，通过对开挖部位的爆破方案、爆破技术参数及起爆网络类型等及时实施优化，以保证施工的安全。
目前，岩爆预测的方法有很多，常见的有：（1）岩爆临界深度预测法；(2) 施工地质超前预报法；（3）岩爆储能测试分析预测法；(4)b R θσ判据预测法；(5) 声发射现场监测预测法；（6）岩体电磁辐射监测预报法。
岩爆预测主要要完成的工作是测定单轴抗压强度R C值和地应力场中最大主应力 1 σ值，借此对岩爆特性进行鉴别，提出有利于爆破开挖施工的优化措施。
大量工程统计表明，当两者关系满足：，则容易发生岩爆。
国内许多专家和学者结合其多年的工程实践经验，建议了如表1所示的一组新的判别临界值：在大量的预测工作中发现，开挖卸载是导致围岩应力重新分布的直接原因，按照一定的比例γσ和呈现出同步上升，γσ和的上升过程中致使岩爆发生。
岩爆的预防及处理
仅供参考[整理] 安全管理文书岩爆的预防及处理日期：__________________单位：__________________第1 页共7 页岩爆的预防及处理（1）岩爆产生条件①近代构造活动山体内地应力较高，岩体内储存着很大的应变能；②围岩新鲜完整，裂隙极少或仅有隐裂隙，属坚硬脆性介质，能够储存能量，而其变形特性属于脆性破坏类型，应力解除后，回弹变形很小；③具有足够的上覆岩体厚度，一般均远离沟谷切割的卸荷裂隙带，埋藏深度多大于200m；④无地下水，岩体干燥；⑤开挖断面形状不规则，造成局部应力集中。
⑥在溶孔较多的岩层里，则一般不会发生岩爆。
（2）岩爆的特点隧洞内的岩爆一般具有以下特点：①在未发生前，并无明显的征兆，虽经过仔细寻找，并无空响声，一般认为不会掉落石块的地方，也会突然发生岩石爆裂声响，石块有时应声而下，有时暂不坠下。
②岩爆发生的地点多在新开挖的工作面附近，个别的也有距新开挖工作面较远，常见的岩爆部位以拱部或拱腰部位为多；岩爆在开挖后陆续出现，多在爆破后的2～3小时，24小时内最为明显，延续时间一般1～2个月，有的延长1年以上，事前一般无明显预兆。
③岩爆时围岩破坏的规模，小者几厘米厚，大者可多达几十吨重。
石块由母岩弹出，小者形状常呈中间厚、周边薄、不规则的片状脱落，脱落面多与岩壁平行。
④岩爆围岩的破坏过程，一般新鲜坚硬岩体均先产生声响，伴随片第 2 页共 7 页状剥落的裂隙出现，裂隙一旦贯通就产生剥落或弹出，属于表部岩爆；在强度较低的岩体，则在离隧洞掌子面以里一定距离产生，造成向洞内临空面冲击力量最大，这种岩爆属于深部冲击型。
（3）岩爆的现场预测预报①地形地貌分析法及地质分析法认真查看其地形地貌，对该区的地形情况有一个总体的认识，在高山峡谷地区，谷地为应力高度集中区，另外根据地质报告资料初步确定辅助洞施工期间可能遇到的地应力集中和地应力偏大的地段。
依据地质理论，在地壳运动的活动区有较高的地应力，在地区上升剧烈，河谷深切，剥蚀作用很强的地区，自重应力也较大。
岩爆常识与分级标准
一般岩爆的预防及处理（1）岩爆产生条件①近代构造活动山体内地应力较高，岩体内储存着很大的应变能；②围岩新鲜完整，裂隙极少或仅有隐裂隙，属坚硬脆性介质，能够储存能量，而其变形特性属于脆性破坏类型，应力解除后，回弹变形很小；③具有足够的上覆岩体厚度，一般均远离沟谷切割的卸荷裂隙带，埋藏深度多大于200m；④无地下水，岩体干燥；⑤开挖断面形状不规则，造成局部应力集中。
⑥在溶孔较多的岩层里，则一般不会发生岩爆。
（2）岩爆的特点隧洞内的岩爆一般具有以下特点：①在未发生前，并无明显的征兆，虽经过仔细寻找，并无空响声，一般认为不会掉落石块的地方，也会突然发生岩石爆裂声响，石块有时应声而下，有时暂不坠下。
②岩爆发生的地点多在新开挖的工作面附近，个别的也有距新开挖工作面较远，常见的岩爆部位以拱部或拱腰部位为多；岩爆在开挖后陆续出现，多在爆破后的2～3小时，24小时内最为明显，延续时间一般1～2个月，有的延长1年以上，事前一般无明显预兆。
③岩爆时围岩破坏的规模，小者几厘米厚，大者可多达几十吨重。
石块由母岩弹出，小者形状常呈中间厚、周边薄、不规则的片状脱落，脱落面多与岩壁平行。
④岩爆围岩的破坏过程，一般新鲜坚硬岩体均先产生声响，伴随片状剥落的裂隙出现，裂隙一旦贯通就产生剥落或弹出，属于表部岩爆；在强度较低的岩体，则在离隧洞掌子面以里一定距离产生，造成向洞内临空面冲击力量最大，这种岩爆属于深部冲击型。
（3）岩爆的现场预测预报①地形地貌分析法及地质分析法认真查看其地形地貌，对该区的地形情况有一个总体的认识，在高山峡谷地区，谷地为应力高度集中区，另外根据地质报告资料初步确定辅助洞施工期间可能遇到的地应力集中和地应力偏大的地段。
依据地质理论，在地壳运动的活动区有较高的地应力，在地区上升剧烈，河谷深切，剥蚀作用很强的地区，自重应力也较大。
②AE法（声发射法）AE法主要利用岩石临近破坏前有声发射现象这一结果，通过声波探测器对岩石内部的情况进行检测，该方法的基本参量是能率E和大事件数频度N，它们在一定程度上反映出岩体内部的破裂程度和应力增长速度。
岩爆发生规律及防治措施
岩爆发生的规律：岩爆发生在质地坚硬、强度高、干燥无水、高应力区的脆性岩体中。
在隧道开挖形成的新临空面附近。
初始应力由原来的三向状态转变为两向应力状态，并在开挖壁上局部应力集中，若壁面集中的最大切向应力达到某一临界应力时，岩爆灾害才会发生。
因此，可以说工程施工是岩爆发生的诱发条件。
不同的开挖方法，造成的壁面局部应力集中的程度和部位不同，所以不同的岩爆特征及危害程度也是不同的。
岩爆发生有以下几个规律：1、岩爆最强部位是距掌子面1-3B（B为硐径）。
发生岩爆要比开挖落后，岩爆发生时，就发出“啪-啪-”的或撕裂的声音，随后是片状岩块爆落下来，并有不同程度的弹射，弹射距离与岩爆等级有关，从1-2M甚至超过20M，岩爆岩块多呈片状、透镜状、棱块状，少数为板状，块体大小一般为0.15-0.3M，宽0.1-0.2M，厚0.05-0.1M，大的岩块可长达 1.0-1.5M，宽0.5-0.7M，厚0.1-0.2M。
2、岩爆发生一般分期发生，其特点分别为：岩爆严重期。
暴裂后2-4小时，开始在掌子面岩爆发生频繁，经常有薄片状、透镜状、的岩块清脆的剥落声，若岩性致密时，会出现闷雷声，这种现象4小时至开挖后一周内出现。
延缓期：一个星期至八个星期为延缓期。
岩爆不定期发生，没有规律可循，这个时期对隧道的影响很大，防不胜防，经常发生掉块坍方向现象，所以把这段时间称为破坏期。
稳定期：八个月至一年之后为稳定期，但是在稳定期期间，一旦有扰动，仍有可能发生岩爆。
3、通过对岩爆坑的察看可知，岩爆爆裂面整体呈阶梯状V形断面，爆裂面以新鲜破裂面为主，少数迁就原生节理面，破裂面主要沿两个方向发生，一组破裂面与开挖洞壁面平行，破裂角0~5度，另一组破裂角与洞壁斜交，夹角为20~25度，在新鲜的破裂面上可见定向排列的破裂纹，他与隧道切向应力方向大致平行。
4、通过对有些隧道岩爆的岩体破坏特征与室内试件受压时的破坏特征对比分析表明，岩爆破坏特征与室内有端面约束的轴向变形或荷载控制下岩石试件受压破坏特征十分相似。
某水电站超深埋引水隧洞岩爆形成条件、预测预报及防治措施
进行分 析 。
引水 隧洞桩 号 Ｙ ２ ． ８一Ｙ ２ ８段地层 为 二 Ｏ一 １０ ２＋ ９
１ 地 质概 况
引水 隧洞位于尼 汝河右 岸 ， 沿河 冲沟较发 育。隧
叠系下统 中村组 （ ）岩性 为板 岩 、 Ｐ ， 板灰 岩 、 碎斑 灰 岩
图 １ 某水 电站 引 水 隧洞 灰 岩 区 分 布地 质 剖 面 示 意 图
Ｆ ｇ １ Ｇ ｏｏ ｉａ ｒ ｆ ｅ ｏ ｓｒｂ ｔｏ ｆｌ ｓｏ ｅ ｄ ｓｒ ｔ ｉ， ｅ ｌ ｇｃ ｌ ｏ ｌ ｆ ｔｉ ｕ ｉｎ ｏ ｍｅ ｔｎ ｉｔ ｃ ｐ ｉ ｄｉ ｉ ｉ
云南省香 格里拉 县境 内 的尼汝 河 最下 游梯 级 ， 以发 是 电为 主 的 日调节 电站 。水 库正 常 蓄水位 １９ ０ ３ １ ．０ ｍ。 主要建筑物 由混凝 土溢流坝 、 右岸引 水隧洞 、 岸边 地面 式 厂房 等组 成 。引水 隧 洞线 路 总长 １ ． ４ ｍ， ０ ５ ２ ｋ 隧洞 开挖 断 面根 据 不 同围 岩类 别 而定 。电 站装 机 容 量 为
１ ０ＭＷ 。 ２
及玄武 岩等 ； 号 Ｙ 桩 ２＋２ ８一Ｙ ６ ０段 地层 为 三 叠 ９ ９＋ １ 系 中统上 部 （ ２ ， Ｔ 卜 ） 岩性 为结 晶纯 灰岩 。前者 为 中硬 岩 和软岩一 较软岩 ， 体 结 构 为极 薄 层 、 岩 薄层 及 块状 、
较破 碎结构 ， 基本 不 存在 岩爆 问题 ； 而后 者为 巨厚层 、
岩爆的预防及处理
岩爆的预防及处理（1）岩爆产生条件①近代构造活动山体内地应力较高，岩体内储存着很大的应变能；②围岩新鲜完整，裂隙极少或仅有隐裂隙，属坚硬脆性介质，能够储存能量，而其变形特性属于脆性破坏类型，应力解除后，回弹变形很小；③具有足够的上覆岩体厚度，一般均远离沟谷切割的卸荷裂隙带，埋藏深度多大于200m；④无地下水，岩体干燥；⑤开挖断面形状不规则，造成局部应力集中。
⑥在溶孔较多的岩层里，则一般不会发生岩爆。
（2）岩爆的特点隧洞内的岩爆一般具有以下特点：①在未发生前，并无明显的征兆，虽经过仔细寻找，并无空响声，一般认为不会掉落石块的地方，也会突然发生岩石爆裂声响，石块有时应声而下，有时暂不坠下。
②岩爆发生的地点多在新开挖的工作面附近，个别的也有距新开挖工作面较远，常见的岩爆部位以拱部或拱腰部位为多；岩爆在开挖后陆续出现，多在爆破后的2～3小时，24小时内最为明显，延续时间一般1～2个月，有的延长1年以上，事前一般无明显预兆。
③岩爆时围岩破坏的规模，小者几厘米厚，大者可多达几十吨重。
石块由母岩弹出，小者形状常呈中间厚、周边薄、不规则的片状脱落，脱落面多与岩壁平行。
④岩爆围岩的破坏过程，一般新鲜坚硬岩体均先产生声响，伴随片状剥落的裂隙出现，裂隙一旦贯通就产生剥落或弹出，属于表部岩爆；在强度较低的岩体，则在离隧洞掌子面以里一定距离产生，造成向洞内临空面冲击力量最大，这种岩爆属于深部冲击型。
（3）岩爆的现场预测预报①地形地貌分析法及地质分析法认真查看其地形地貌，对该区的地形情况有一个总体的认识，在高山峡谷地区，谷地为应力高度集中区，另外根据地质报告资料初步确定辅助洞施工期间可能遇到的地应力集中和地应力偏大的地段。
依据地质理论，在地壳运动的活动区有较高的地应力，在地区上升剧烈，河谷深切，剥蚀作用很强的地区，自重应力也较大。
②AE法（声发射法）AE法主要利用岩石临近破坏前有声发射现象这一结果，通过声波探测器对岩石内部的情况进行检测，该方法的基本参量是能率E和大事件数频度N，它们在一定程度上反映出岩体内部的破裂程度和应力增长速度。
深埋隧道岩爆预测和防治措施
性等进行观察、 地质素描 ， 分析判 断前方 １ ０～ ２ ０ ｍ 范 围 的围岩 隋况 ， 以判断是否 可能存在 岩爆。每一个 开挖循 环都要作地质素描 ， 以确保分析判 断的连续性 。 ３ ． ２ 应 力集 中解 除方 法 ３ ． ２ ． １ 消除 围岩集 中应力
容重 ＝ ２ ６ ｋ Ｎ ／ ｍ ， 单轴饱和抗压强度 盯 ＝ ９ ０ Ｍ Ｐ ａ 。最 大 竖 向主应力 仃 ＝ ＝１ ０ ． ７ ＭＰ ａ 。测 区最 大水 平主 应 力侧 压 系数 为 １ ． ２ ５ ， 最 小 水 平 主应 力 侧 压 系 数 为 １ ． １ ， 水平 最大 主应 力 叮 ｈ ＝１ ． ２ ５ ＭＰ ａ ， 叮 … ＝１ ３ ． ４ ＭＰ ａ ， 水平 最 小主应 力 ｃ ｒ ｈ ＝１ ． １ ＭＰ ａ ， 盯 ＝１ １ ． ８ ＭＰ ａ 。为坚 硬岩， 岩体较完整 ～ 完整 ， 岩体呈块状 ～ 大块状， 水平 最 大主应 力 仃 ＝１ ３ ． ４ Ｍ Ｐ ａ ， 接近 ０ ． １ ５ 盯 ：０ ． １ ５×９ ０ ＝１ ３ ． ５ ＭＰ ａ ， 此外 ， 深 埋 围岩 各 向 同性 差 形 成 的应 力 多变 性 、 深切沟 谷 处 可 能存 在应 力 集 中 ， 以及 本 隧道 工程 的 开挖净 空较 大等 因素 ， 是 花 瓶 山隧道 可 能 发生 岩爆 的主要成 因 。 ２ ． ２ 岩爆 的物 理特 征 （ １ ） 岩爆多 发生 在掌子 面及 １ — ３倍 洞径 范 围 ， 距 齐头 ２ ０ ｍ左 右最 为强 烈 ， 也有滞后 ２ ０ ０ ｍ 的； 爆 裂 的 石块需经过一段时间后才从母岩弹射或 自由下落 ， 石 块较 大 ， 形状呈 中间厚 、 四周薄 的 贝壳 状 ， 其 长 与 宽 的 尺 寸相差 并不 悬殊 ， 周边 厚度 则参 差 不齐 。 常见 于导 坑 的顶部 ， 也有 在两 侧壁 发生 的 。拱部 和 两侧 边墙 部 位 相对 居多 ， 其 次是 拱肩 ， 与岩 体应 力状况 有关 。 （ ２ ） 断裂带 两侧 或软 弱结构 面 附近往往 形成 局部 应力集中区， 故两侧硬岩 中岩爆现象较为 明显 ， 而断 层 带部 位一般 不 发 生 岩 爆 。在 不 同岩性 软 硬相 间 的 岩层中， 硬质 岩容 易发生 岩爆 。岩 爆 区段 一般 较 为干 燥， 有地 下水 出露 的地方 不容 易发 生岩爆 。 ３ 对 隧道岩 爆 采取的预 防和 应对 措施 ３ ． １ 超 前地质 预报 ３ ． １ ． １ 超 前探 孔
岩爆的预防及处理
岩爆的预防及处理岩爆的预防及处理（1）岩爆产生条件①近代构造活动山体内地应力较高，岩体内储存着很大的应变能；②围岩新鲜完整，裂隙极少或仅有隐裂隙，属坚硬脆性介质，能够储存能量，而其变形特性属于脆性破坏类型，应力解除后，回弹变形很小；③具有足够的上覆岩体厚度，一般均远离沟谷切割的卸荷裂隙带，埋藏深度多大于200m；④无地下水，岩体干燥；⑤开挖断面形状不规则，造成局部应力集中。
⑥在溶孔较多的岩层里，则一般不会发生岩爆。
（2）岩爆的特点隧洞内的岩爆一般具有以下特点：①在未发生前，并无明显的征兆，虽经过仔细寻找，并无空响声，一般认为不会掉落石块的地方，也会突然发生岩石爆裂声响，石块有时应声而下，有时暂不坠下。
②岩爆发生的地点多在新开挖的工作面附近，个别的也有距新开挖工作面较远，常见的岩爆部位以拱部或拱腰部位为多；岩爆在开挖后陆续出现，多在爆破后的2～3小时，24小时内最为明显，延续时间一般1～2个月，有的延长1年以上，事前一般无明显预兆。
③岩爆时围岩破坏的规模，小者几厘米厚，大者可多达几十吨重。
石块由母岩弹出，小者形状常呈中间厚、周边薄、不规则的片状脱落，脱落面多与岩壁平行。
④岩爆围岩的破坏过程，一般新鲜坚硬岩体均先产生声响，伴随片状剥落的裂隙出现，裂隙一旦贯通就产生剥落或弹出，属于表部岩爆；在强度较低的岩体，则在离隧洞掌子面以里一定距离产生，造成向洞内临空面冲击力量，这种岩爆属于深部冲击型。
（3）岩爆的现场预测预报①地形地貌分析法及地质分析法认真查看其地形地貌，对该区的地形情况有一个总体的认识，在高山峡谷地区，谷地为应力高度集中区，另外根据地质报告资料初步确定辅助洞施工期间可能遇到的地应力集中和地应力偏大的地段。
依据地质理论，在地壳运动的活动区有较高的地应力，在地区上升剧烈，河谷深切，剥蚀作用很强的地区，自重应力也较大。
②AE法（声发射法）AE法主要利用岩石临近破坏前有声发射现象这一结果，通过声波探测器对岩石内部的情况进行检测，该方法的基本参量是能率E和大事件数频度N，它们在一定程度上反映出岩体内部的破裂程度和应力增长速度。
隧道施工岩爆预测防治
隧道施工岩爆预测防治本文根据北山隧道内发生岩爆的实际情况，对隧道岩爆地质段的岩性及工程地质条件进行分析，参考相关资料对岩爆进行预测，并采取有力措施进行防治，提高岩爆地质隧道施工的安全性和可靠性。
标签：岩爆；预测与防治；施工；隧道开挖1 概述青荣城际铁路设计时速为250km。
本标段施工的北山隧道位于牟平区境内，属低山丘陵区，地形起伏大，基岩大部分裸露，山体植被不发育，最大埋深161.2m。
进出口位于缓坡处。
隧道范围内地层岩性单一，主要为片麻状黑云二长花岗岩。
地下水类型主要为基岩裂隙水，沟谷发育处雨季地下水较丰富，地下水受降水影响较大。
水文地质条件简单。
开挖过程中，洞室边墙、顶拱部位发生一定程度的低岩爆活动，给现场施工人员、设备安全造成威胁。
目前已采用开挖面喷水湿润、锚喷支护、边顶拱挂柔性防护网，派有经验的人监护、理论分析等方法，结合施工过程中实际问题，采取了一系列行之有效的措施，顺利的完成了施工任务。
2 岩爆预测2.1 岩爆的概念岩爆是岩石工程中围岩体的突然破坏，并伴随着岩体中应变能的突然释放，是一种岩石破裂过程失稳现象。
2.2 岩爆形成的条件以下几种情况可能发生岩爆：①近代构造活动山体内地应力较高，岩体内储存着很大的应变能，当该部分能量超过了硬岩石自身的强度时；②围岩坚硬新鲜完整，裂隙极少或仅有隐裂隙，且具有较高的脆性和弹性，能够储存能量，而其变形特性属于脆性破坏类型，当应力解除后，回弹变形很小；③埋深较大（一般埋藏深度多大于200m）且远离沟谷切割的卸荷裂隙带；④地下水较少，岩体干燥；⑤开挖断面形状不规则，大型洞室群岔洞较多的地下工程，或断面变化造成局部应力集中的地带。
3 岩爆防治3.1 国内主要防治方法目前我国隧道、地下洞室在施工过程岩爆防治措施主要有以下几方面：（1）改善围岩物理力学性能。
在掌子面（开挖面）和洞壁经常喷撒冷水，可在一定程度上降低表层围岩强度。
根据研究表明，对于非坚硬岩体，采用超前钻孔高压均匀注水，可以通过三方面作用来防治岩爆：①可以释放应变能，并将最大切向应力向深部转移；②高压注水的楔劈作用可以软化、降低岩体强度；③高压注水产生了新的张裂隙，并使原有裂隙继续扩展，从而降低了岩体储存应变能的能力。
岩爆的预测及治理方法概述
岩爆的预测及治理方法概述摘要：岩爆是一种世界性的地质灾害，极大地威胁着施工人员和设备的安全。
本文对岩爆的成因条件进行了简单的说明，并对岩爆烈度进行了分级。
结合某地铁地下工程实例，提出岩爆预测及治理的方法。
为以后工程中预测和治理岩爆提供理论依据。
关键词：岩爆；成因；预测；防治Abstract：The rock burst is a sort of worldwide geological disasters that greatly threatens the safety of construction personnel and equipment. The paper describesthe cause of the rock burst conditions simply and classifies the intensity of rock burst.Based on one metro underground engineering，it describes the concept and methods for the prediction rock burst. Some methods of counter measures also are provided. Besides，this paper provides a theoretical basis for rock burst in the future engineering prediction and counter measure.Key Words：rock burst；cause；prediction；counter measure岩爆作为一种特殊现象产生于地下工程中的。
在地下工程开挖过程中，围岩有时突然释放能量，造成岩石脆性破坏或将尺寸大小不等的岩石喷射出来[1]。
地下工程开挖中的岩爆会造成了不同程度的危害，包括对施工进度的影响，对支护、设备的损坏和对人身安全的威胁等。