岩爆发生条件的基本分析(精)

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岩爆特征及机理

岩爆特征及机理
岩爆是指在高温高压条件下，岩石内部因爆炸性破裂产生的碎片、块
状物等各种规模的岩体碎片通过空气、水等介质向外喷发的一种自然灾害。

岩爆具有以下几种特征：
1.爆炸性现象：岩爆是一种爆炸性的破裂现象，在爆炸瞬间会产生巨
大能量，使岩石瞬间破裂碎裂，产生大量岩屑冲击向周围空间。

2.孤立性：岩爆通常是局部爆炸所致，爆炸的范围是局限的，在其周
围的岩石很少受到影响。

3.不规则性：岩爆形成的岩屑形态不规则，多呈块状或片状，大小不一。

4.高速性：岩爆中的岩屑具有向外高速飞出的特征，具有很高的起始
速度及动能。

5.频繁性：岩爆往往发生在火山、地震等地质灾害频繁的地带，多次
和连续发生，给人们的生命财产带来威胁。

岩爆产生的机理有多种可能，主要有以下几种：
1.热爆炸：由于地壳内部的高温高压，加上受到地震等外力作用，岩
石内部压力剧增，引起内部热量的迅速释放，导致热爆炸的发生。

2.气爆：地层内的气体受到热度、压力的影响，突然释放出来，形成
巨大的爆炸，造成岩石的冲击破裂。

3.活性地震：在地震发生的瞬间，岩石内部的应力瞬间释放，岩体产
生剧烈破裂和变形，产生岩爆现象。

4.冰爆：在山地或极地高海拔区域，冷却作用使水分形成冰，岩石因温差等原因受到冲击后，发生变形破裂，使冰体碎片飞溅而成岩屑。

总之，岩爆现象是一种在高温高压条件下，岩石内部发生爆炸性破裂的自然现象。

产生机理复杂，需要综合考虑各种环境条件因素的影响。

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。

地下工程施工中岩爆发生的判据及防治方法

地下洞室施工中岩爆的预测及防治方法（锦屏建设管理局工程一部周洪波）【题记】锦屏工程中有大量的地下工程，包括公路隧道、辅助洞、一二级地下厂房、二级引水隧洞等，岩爆是地下洞室开挖施工过程中应特别注意的问题。

本文总结了岩爆的特征、类型及分级，对引发岩爆的因素进行分析和归纳，并总结了岩爆可能发生的判据，由此可对岩爆的发生进行预测；通过对岩爆发生因素的分析及判据的总结，本文还总结了一些岩爆的防治措施，可在地下洞室施工中借鉴和应用。

岩爆是一种极为复杂的动力失稳现象，迄今为止，人们对其形成机理还无统一认识。

一般认为，岩爆是高地应力条件下地下洞室开挖过程中，因开挖卸荷引起洞室周边围岩产生应力分异作用，储存于硬脆性围岩中的弹性应变能突然释放且产生爆裂脱落、剥离、弹射甚至抛掷性等破坏现象的一种常见动力失稳施工地质灾害。

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。

为此，对在地下洞室开挖过程中是否发生岩爆和可能在哪些部位发生岩爆作出预测和判断，并制定必要的防治措施，以维持围岩稳定和施工安全十分重要。

一、岩爆的特征、类型及分级岩爆是岩体中聚积的高弹性应变能的一种具有代表性的释放现象。

岩爆是突发性的，主要表现为岩体急剧破坏，岩块由岩体表面上突然飞出，而且大部分发生在掌子面及附近的边墙上，与塌方、坍顶有明显不同。

简单地说，岩爆就是地下洞室周边围岩的应力集中，不能承受这种应力集中的岩石发生突然地脆性破坏，而从自由面剥落、弹出或抛射的一种现象。

岩爆的类型可以从多个角度描述，根据岩爆特征，考虑岩爆危害方式、危害程度及其防治对策等因素，可分为：片状剥落型、爆裂弹射型，爆炸抛射型、洞壁垮塌型。

还可将岩爆分为：（1）应变型：指地下洞室周边坚硬岩体产生应力集中，在脆性岩石中发生激烈的破坏，是最一般的岩爆现象；（2）屈服型：指在有相互平行裂隙的地下洞室中，洞室壁的岩石屈服，发生突然破坏，常常是由爆破振动所诱发的；（3）岩块突出型：是因为被裂隙和节理等分离的岩块突然突出的现象，也是因爆破或地震等而诱发的。

岩爆的原理

岩爆的原理岩爆是指岩石在高温和高压环境下发生剧烈爆破的现象。

岩爆的原理主要涉及岩石受到应力的作用，导致弹性能量积累并达到临界点时，岩石发生应力释放和有序破裂。

下面将详细解释岩爆的原理。

在地壳深处存在着许多岩石，受到地球内部和外部的各种力的作用。

这些力有地球内部热液的高温高压、地壳运动的挤压和拉伸力等，使得岩石遭受了极高的应力。

当岩石的应力达到其抗压强度极限时，岩石会突然破裂并释放出巨大的能量，形成岩爆。

岩爆的发生主要取决于岩石的物理和力学性质，以及周围环境的条件。

岩爆的原理可以解释为以下几个方面：1. 弹性能量积累：当岩石受到外部应力时，其会发生弹性变形，形成应变能。

岩石的弹性模量和体积决定了其储存弹性能量的能力。

长期以来，岩石受到复合应力的作用，使得其内部产生了巨大的弹性能量。

2. 应力释放和有序破裂：当岩石内部积累的应力超过其抗压强度时，岩石会发生应力释放和有序破裂。

岩石断裂面的扩展和错动会导致岩石内部应力的剧烈释放，并释放出大量的能量。

3. 管道效应和波动扩散：当岩石发生破裂时，由于断裂面的错动，会形成管道效应。

这种效应使得能量沿着断裂面向外传播，产生巨大的冲击波和爆炸波。

同时，在岩石内部和周围会产生巨大的应力波、压力波和剪切波，使得岩石周围的岩层也受到了破坏和变形。

4. 能量释放和喷发：岩爆的释放能量通常以爆炸的形式表现出来，这种爆炸会产生大量的高温和高压热气体。

这些高温高压气体会迅速膨胀并向周围环境释放，形成岩层喷发和崩塌的现象。

岩爆的原理是复杂的，涉及岩石的物理、化学和力学特性等多个方面。

岩石的类型、温度、压力和湿度等条件都会影响岩爆的发生和规模。

同时，随着岩石内部应力的增加和释放，岩爆也会引发地震、火山喷发等自然灾害。

为了避免岩爆的发生和减小其危害，对于有潜在岩爆危险的地质环境，应采取措施进行预警和监测，同时采取适当的工程措施来增加岩石的稳定性和抗压能力。

这样可以更好地预防和应对岩爆带来的灾害。

岩爆_精品文档

岩爆引言：岩爆是一种地质现象，指的是岩石在地下岩层中受到强大的压力作用，导致岩石破裂和破碎，释放出巨大的能量。

岩爆通常发生在地质活跃的地区，如火山地区和地震带，对周围环境和人类活动都有着重大影响。

本文将介绍岩爆的形成机制、危害和防治措施。

一、岩爆的形成机制1. 岩层压力：岩爆的形成首先是由于地下岩石层受到强大的压力作用。

岩层压力可以来自于地壳运动、地下水位的降低、地震等因素。

当岩石受到压力时，原本稳定的岩石结构会发生破裂。

2. 岩层脆化：岩石在受到压力作用后，会发生脆化现象，即由韧性变为脆性。

这是因为岩石内部存在微小裂隙或断层，在外力作用下，这些裂隙会扩展并连通，使岩石变得脆弱而易于破裂。

3. 岩层释放：当岩石脆性破裂后，岩层中储存的能量会得到释放。

这种能量释放通常以剧烈的爆炸形式表现出来，产生巨大的冲击波和喷射物。

这些冲击波和喷射物能够对周围环境造成严重破坏。

二、岩爆的危害1. 破坏性巨大：岩爆释放的能量巨大，能够造成巨大的物理破坏。

它通常会导致附近建筑物的倒塌、道路的崩塌和地表的起伏不平。

对于火山地区而言，岩爆还可能引发火山喷发，进一步加剧破坏程度。

2. 人员伤亡：岩爆发生时，会产生大量的碎片和颗粒物，并产生强烈的冲击波。

这些碎片和冲击波对人体构成严重威胁，可能造成伤亡和重伤。

在活跃地质区域居住或开展作业的人员需要特别注意岩爆的风险。

3. 失去资源：岩爆破坏了地下岩石层，导致资源的损失。

例如，在矿山开采过程中，岩爆可能导致矿石的丧失，造成经济损失。

对于火山地区而言，岩爆还会摧毁周围的农田和森林，使人们失去生计和收入来源。

三、岩爆的防治措施1. 地质勘探：在规划和建设前，对地质条件进行充分的勘探是关键。

通过对地下岩层的详细调查和分析，可以评估岩爆的潜在风险，制定相应的预防措施，避免岩爆的发生。

2. 工程设计：在建筑物和基础设施的设计中，应考虑到岩爆的风险因素。

合理选择建筑材料和结构设计，提高抗岩爆能力，减少损失。

浅析引起岩爆的若干因素及岩爆的防治措施

浅析引起岩爆的若干因素及岩爆的防治措施
浅析引起岩爆的若干因素及岩爆的防治措施
岩爆是围岩在高地应力场条件下所产生的岩片(块)飞射抛散,以及洞壁片状剥落等动力破坏现象.岩爆是地下工程施工的一大地质灾害,由于它的破坏性很大,常常给施工安全、岩体及建筑物的稳定性带来很多的问题,甚至会造成重大工程事故.目前,地下工程岩爆问题引起了国内外的普遍关注.本文主要论述了岩爆发生的若干影响因素及防治岩爆的一些具体措施.
作者：李田田王志坚肖占作者单位：中国矿业大学建筑工程学院,江苏,徐州,221008 刊名：中国西部科技英文刊名：SCIENCE AND TECHNOLOGY OF WEST CHINA 年，卷(期)：2009 8(17) 分类号：P9 关键词：岩爆影响因素防治措施。

岩爆

岩爆岩爆是一种自然界中的地质灾害现象，也被称为岩石爆炸。

它是指岩石在地壳运动的作用下，由于地质的构造变化或岩层中的应力积累过大所造成的爆炸性释放。

岩爆常常会带来严重的破坏和人员伤亡，因此研究和预防岩爆对于保护人们的生命安全和财产安全具有重要意义。

岩爆的形成机制是复杂而多样的。

在地球的地壳运动过程中，构造活跃的地区常常伴随着地层的压力积累。

当压力积累到一定程度，超过了岩石的抗力极限，岩爆就可能发生。

而导致岩石抗力减弱的因素有很多，例如地壳运动、地震、浸水、岩石溶解等等。

这些因素相互作用，对岩爆的发生起到了重要的推动作用。

岩爆一般可分为两个阶段：前兆阶段和爆破阶段。

在前兆阶段，岩石中的应力开始积累，岩石自身的结构开始发生微小的变化。

这些微小变化往往是通过地质观测手段来进行监测的，如地震仪、应变测量仪等。

然而，由于岩石结构的复杂性和地下环境的复杂性，预测岩爆仍然是一项具有挑战性的任务。

在爆破阶段，岩石中的应力已经积累到了临界点，岩石的结构开始变得不稳定。

当应力积累超过岩石的抗力极限时，岩石会发生崩解并释放巨大的能量，形成爆炸性的岩爆现象。

这种爆炸能量的释放会导致周围岩石的碎裂和喷射，造成严重的破坏和伤害。

为了预防和减轻岩爆所带来的危害，科学家们致力于研究岩爆的成因和发生机制，并提出了相应的防治措施。

一方面，通过对地壳运动和岩石结构变化的监测，提前获得岩爆的前兆信号，从而进行预测和预警。

另一方面，科学家们还研究出一些工程措施，如岩石爆破技术、爆破缓冲带、支护结构等，以减轻岩爆的影响和破坏。

然而，岩爆问题的解决并不是一蹴而就的。

首先，岩爆的预测和预防仍然面临着许多技术难题。

其次，由于地质环境复杂多变，不同地区的岩爆特点和防治策略也存在差异性。

因此，针对不同地区和具体情况，科学家和工程师需要根据实际情况制定相应的防治方案。

在未来，随着科技的不断进步和人们对地质灾害认识的提高，相信岩爆问题将得到更好的解决和预防。

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岩爆发生条件的基本分析张志强关宝树翁汉民(提要 , 得出了判断岩爆发生的基本条件 , I I 线出口段已发生岩 , . 2 U 458. 1Basic Analysis of Rock Bursti ng Occurrence Cond itionZhang Zh iqiang Guan B ao shu W en H anm ing(D ep t . of U nderground and Geo technical Engineering , Southw est J iao tong U niversity , Chengdu 610031, Ch inaAbstract B ased on the statistics , analysis and inducti on of the cases of rock bu rsting occu r 2rence in tunneling engineering at hom e and ab road , the basic conditi on s fo r deter m in ing the po ssib ility of rock bu rsting occu rrence are p ropo sed in th is p aper . Fu rther m o re , the basic con 2diti on s are tested and verified th rough analysing the rock bu rsting occu rrence regi on in the II line of the Q in ling T unnel and reach ing a better resu lt . Keywords rock bu rsting ; in itial stress ; tunnel excavati on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 , 岩体急剧破坏 , 岩片由岩体表面上突发性地飞出 , 而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。

随着我国铁路、公路、水电建设的不断发展 , 隧道已经向长大、深埋方向发展。

近几年来 , 长度超过 10km 以上的隧道工程不断涌现 , 例如 18. 4km 的秦岭西康线铁路隧道 , 12km 的长粱山铁路隧道 , 10km 左右的太平驿水工隧洞等 , 这些隧道的埋置深度大多在800~1000m 以上 , 有些甚至超过 2000m 。

此外 , 由于地质活动的影响 , 隧道可能穿过高地应力区等 , 在隧道施工过程中发生岩爆的可能性大为增加。

为减小岩爆造成的损失 , 安全而经济地施工 , 研究岩爆发生的基本条件是很有必要的。

1从工程实例看岩爆的发生表 1列出国内外曾经发生岩爆的一些隧道工程的概况 , 从中对岩爆发生的条件或许可以找出一些可供参考的规律。

表 1中参数Ρc 表示岩石单轴抗压强度 ; I s 表示点荷载强度; Ρm in 、Ρm ax 分别表示地应力的最小值和最大值。

收修改稿日期 :1998203216张志强男 1968年出生博士后西南交大地下工程与岩土工程系邮编 :610031第 20卷第 4期铁道学报V o l . 20 N o. 4国内外隧道工程发生岩爆的统计表 1隧道名称埋深 m 断面积 m 2地质条件Ρc M Pa I s M Pa Ρm in M Pa Ρm ax M Pa 挪威赫古拉公路隧道最大 70038. 6前寒武纪片麻岩 100~2504. 5~1118. 925. 0挪威兰峡湾公路隧道 200~150050. 0片麻岩、花岗片麻岩、片麻闪长岩 60~2002. 7~9. 09. 034. 0挪威西玛水电站地下厂房 700800花岗岩、花岗片麻岩 1808. 319. 548. 8瑞典维泰斯引水隧洞 250——粉砂岩、石英岩 803. 66. 850. 0~70. 0瑞典 H eadrace 隧道 30067石英岩 2008. 8. . 028. 0南非金矿 1437~2404——石英岩 198~2300060. 065. 0美国 Galena 金矿 1200—— 1757. 7.52. 0南非 Ho ist 地下洞室 1450130~230. 39. 044. 3挪威 E ikesdal 公路隧道 80036( 8. 821. 230. 6日本关越公路隧道 750~10508523610. 716. 289. 0瑞典捷克坦水工隧洞1808. 350. 0125. 0挪威 Se w age 130花岗岩 1808. 33. 535. 0 000—石英闪长岩 1838. 027. 089. 0 1000——硅质灰岩 1205. 526. 035. 0 200~650——中粒和中细粒花岗闪长岩 707. 711. 530. 0~45. 0花岗岩 1607. 011. 530. 0~45. 0中国天生桥引水隧洞40072~92灰岩、白云岩、砂岩 1155. 7415. 131. 2中国锦屏水电地质探洞559~5758~9中粗晶大理岩、花斑状大理岩 105~1604. 6~7. 015. 125. 6中国二滩工程 770——正长岩、玄武岩 160~1707. 0~7. 4520. 830. 0~35. 0中国太平峰水工隧洞 >30072~92花岗岩、花岗闪长岩、闪长岩 190~2008. 510. 230. 7前苏联 X 矿山1740——磷霞岩 1807. 937. 0~57. 050. 5前苏联基洛夫矿 >700——花岗岩 2008. 819. 050. 5美国 CAD A 矿 2400——石英岩 1908. 366. 064. 4美国 CAD B 矿1900——石英岩 1908. 352. 053. 8美国 CAD C 矿 1200——石英岩 1898. 331. 639. 1美国加利纳矿 1700——石英岩 1807. 945. 749. 6通过对已发生岩爆的地下工程的施工调查 , 可初步归纳出以下几点 :(1 从开挖的坑壁 , 岩块迅速飞出。

严重时 , 整个掌子面瞬间压坏 ;(2 在世界各地的深矿山中经常发生 ;(3 在非常深的矿山中 , 也有衬砌瞬间发生破坏的情况。

此时 , 多是由于附近的矿山开挖所致 ;(4 在 700m 以上埋深的情况发生的居多 , 200m 左右也有发生的实例 ;(5 视岩质情况发生的方式不同。

例如 , 日本清水岭下的 4座隧道 , 关越隧道在页岩中就没有发生 , 而在石英闪长岩中则发生多次 ;(6 有涌水时不发生 ;(7 与地层的方向、节理、夹层等强烈相关 , 例如在顺层情况下发生较多 ;(8 爆落块的大小各式各样 , 但多是扁平的 ;(9 掌子面的岩爆多。

掌子面打锚杆后 , 可防止岩爆 ;(10 在同等地质条件下 , 采用掘进机 (TBM 施工的隧道发生少 , 而采用矿山法施工的发生多。

2从一些国家的规定和研究成果看岩爆的发生在隧道勘测、设计阶段 , 根据揭示的地质条件 , 应该对岩爆的发生与否有一个基本判断。

因此 , 一些国家对此曾提出相应的基准 , 一些研究成果也提出若干建议。

这些规定和建议可以作为判定岩爆发生的大致基准。

瑞士在“ S I A 198号岩体分级标准” 中规定第 1类岩体有岩爆 , 其基本条件是 :单轴抗压强度Ρc >100M Pa , 内摩擦角Υ>40°, 粘结力 C >2. 0M Pa 。

挪威学者 B ardon 提出如下判据Ρc Ρm ax =5~2. 5Ρt Ρm ax =0. 33~0. 16轻微岩爆Ρc Ρm ax <2. 5Ρt Ρm ax =0. 16强烈岩爆式中, Ρm ax 为最大地应力; Ρt 为切向应力。

我国“工程岩体分级标准” 中规定 :件是Ρc Ρm ax <4; 高应力条件是Ρax =R u ssenes t 1Ρ3和点荷载强度 I s 进行岩爆强度的分级。

图 1岩爆为隧道中最大切向应力Ρt 和岩石点荷载强度 I s 的函数如图 13根据表 1中的基本数据和各国的工程实践 , 可以归纳岩爆发生的基本条件如下 :(1 岩石单轴抗压强度:Ρc >80M Pa (至少 >60M Pa表 1实例中的岩石单轴抗压强度至少在 60~80M Pa 以上 , 多数超过 100M Pa , 这说明在岩石单轴抗压强度小于 60~80M Pa 的岩石中发生岩爆的可能性是不大的 ; 也就是说 , 岩爆基本上是在坚硬的硬岩岩体中发生。

(2 岩质和岩性 :坚硬 , 脆性在列举的工程实例中 , 岩爆多数发生在石英岩、花岗岩、正长岩、闪长岩、花岗闪长岩、大理岩、花斑状大理岩、片麻岩等岩体中。

这些岩体的共同力学特性是脆性的 , 即达到峰值强度后 , 岩石急剧断裂 , 这可用岩石的脆性度表示。

岩石的脆性指数是岩石峰值强度前的总变形与永久变形之比 , 并且比值越大 , 脆性越高。

表 2是按岩石脆性指数划分的岩爆发生强度的基准。

岩石脆性指数与岩爆强度的关系表 2岩石脆性指数 0~4. 03. 5~5. 55. 0~7. 8>7岩爆发生强度无弱中等严重(3 岩体结构 :完整或基本完整在列举的工程实例中 , 岩体结构大都是完整的和比较完整的。

因为 , 完整和比较完整的岩体 , 积聚有很大的弹性应变能量。

这是发生岩爆的必要条件之一。

(4 地应力场的应力值:Ρm ax 和Ρm in地应力值是表示岩体内积聚的弹性应变能的具体指标。

一般说 , 地应力在岩体中是以三维形式存在的。

但为简单计 , 在一般情况下可用地应力中的最大值表示。

即最大地应力值越大 , 积聚的弹性应变能越大 , 当岩石峰值强度前的弹性应变能的积聚量达到岩石岩爆临界弹性能时 , 就将发生岩爆。

因此 , 可用下述指标判定岩爆发生的强度。

Ρm ax >0. 25Ρc 严重岩爆Ρm ax =0. 15~0. 25Ρc 中等岩爆Ρm ax <0. 15Ρc 轻微或不发生工程实例中的Ρm ax Ρc 比值 , 大多数在 0. 15~0. 4之间 , 发生岩爆频率达到 21次 , 占整体发生率的 80. 8%。

在 0. 15以下发生岩爆频率只有 1次 , 仅仅占整体发生率的 3. 8%; 在 0. 2~2m ax Ρc 比值出现的频率分布0. 3之间出现的频率最高 , 达到 12次 , 占整体发生率的 46. 2%。

由此可见 , 确定出发生岩爆的最小临界值Ρm ax Ρc =0. 15是比较恰当的。