基于弹性力学的圆形隧道岩爆分析
隧道岩爆应急预案
一、应急预案的方针与原则 坚持“安全第一，预防为主”、“保护人员安全优先，保护环境优先”的方针，贯彻“常备不懈、统一指挥、高效协调、持续改进”的原则。更好地适应法律和经济活动的要求；给参建职工的工作提供更好更安全的环境；保证各种应急资源处于良好的备战状态；指导应急行动按计划有序地进行；防止因应急行动组织不力或现场救援工作的无序和混乱而延误事故救援；有效地避免或降低人员伤亡和财产损失；帮助实现应急行动的快速、有序、高效；充分体现应急救援的“应急精神”，坚持“早预防、早发现、早报告、早救治”原则。 二、编制目的 对潜在的隧道岩爆事故做出应急准备，并对已发生的隧道岩爆进行控制，最大限度降低事故的损害程度。 三、编制依据 1、《实施性施工组织设计》 2、《铁路隧道施工规范》（TB10204-2002） 3、《新建铁路黔江至张家界至常德线大坡隧道施工设计图》 4、依据沪昆公司标准化管理体系的要求，结合本工区的工程特点特制定本预案。 5、依据张家界建设指挥部的有关应急处理的规定要求；本工程实施性施组及本单位在相关工程中的经验。 6、国家相关法律、法规，国家有关部门、铁道行业及中国铁路总司相关技术标准、规范、指南、中国铁路总公司相关规章制度。 7、中国铁路总公司《铁路工程设计措施优化指导意见》（铁总建设【2013】103号）。 8、原铁道部《关于进一步明确软弱围岩及不良地质铁路隧道
设计施工有关技术规定的通知》（铁建设【2010】120号）。 9、中国铁路总公司《中国铁路总公司办公厅关于2014年铁路建设质量安全重点工作安排的通知》（铁总办【2014】10号）。 10、勘察设计合同以及合同的有效组成文件、设计施工图。 11、当前铁路建设的技术水平、管理水平和施工装备水平。 12、地质勘查报告。 四、工程概况 大坡隧道位于湖南省龙山县兴隆街乡三塘村及茅坪乡水沙坪村之间。隧道起讫里程为DK92+550～DK99+228，全长6678m，双线隧道，洞身最大埋深727m，最小埋深44m。隧道进口端位于兴隆街乡三塘村东侧山坡上，出口端位于茅坪乡水沙坪村西侧一山坡脚下，隧道通过处地势陡峻、沟谷深切，谷深坡陡，仅进出口有乡村公路通达，交通较不便利。 隧道采用进、出口各1座平导辅助施工。隧道进口：平导起讫里程PK92+570～PK95+870，长度3300m，位于线路左侧 25m，与线路平行，设计坡度与正洞一致。平导与正洞间每隔500m左右设一处横通道作为疏散横通道，共设7处，后期作为疏散隧道及运营排水通道。隧道出口：平导起讫里程 PK97+225～PK99+192长度1967m，位于线路左侧25m，与线路平行，设计坡度与正洞一致。共设4处横通道，后期作运营排水通道。 隧道进口段DK92+550～DK95+600(3050m)及出口段DK98+810～DK99+228（418m）为可溶岩段落，DK95+600～DK98+810（3210m）为非可溶岩段落，非可溶岩及可溶岩形成不同的地形地貌。隧道 DK92+550～DK93+671.710、DK97+315.661～DK98+540.480段位于 R=4500的曲线上，其余均位于直线段上；洞身纵坡依次为17.4‰ /1300、17.5‰/2750、8‰/600、-3.5‰/2028。
隧道岩爆施工方案
目录 1 编制说明 (3) 1.1编制依据 (3) 1.2编制原则 (3) 1.3编制范围 (4) 2 工程概况 (4) 2.1线路概况 (4) 2.2隧道主要工程量 (4) 3 岩爆的特点及辨识 (4) 3.1岩爆的基本特征 (4) 3.2岩爆产生的条件 (5) 3.3判断岩爆发生的应力条件 (6) 3.4地应力计算与隧道岩爆预测 (6) 3.4.1XX (6) 3.4.2XX (6) 3.4.3XX (7) 3.4.4XX (8) 4、岩爆的预防及处理方案 (10) 4.1总体施工方案 (10) 4.2超前地质预报 (10) 4.2.1超前探孔 (11)
4.2.2地质素描 (11) 4.3加强光面爆破控制，提高爆破效果 (11) 4.4加强初期支护 (12) 4.4.1轻微岩爆区 (12) 4.4.2中等岩爆区 (12) 4.5超前应力释放 (12) 4.6加强高压水冲洗 (13) 4.7加强效果检测 (13) 4.8岩爆发生时的处理措施 (13) 4.9、岩爆防护开挖台架 (14) 5、安全防护措施 (15) 5.1成立岩爆预防及救援小组 (15) 5.2安全防护措施 (16) 5.3洞内作业安全技术措施 (16) 5.3.1钻爆作业安全措施 (16) 5.3.2人员及机械防护措施 (18) 5.3.3洞内作业救援逃生措施 (18)
隧道岩爆防治专项施工方案 1 编制说明 1.1 编制依据 ⑴、《XXXXX标招标图》；《XXXXX两阶段施工图》； ⑵、国家和交通部现行有关工程的设计规范、施工指南、工程质量检验评定标准及安全技术规程； ⑶、国家和四川省政府的有关法律、法规和条例、规定； ⑷、现场详细的施工技术调查资料； ⑸、施工单位资源状况、施工技术水平及管理水平； 1.2 编制原则 ⑴、贯彻执行国家、交通部、当地政府制定的有关政策。 ⑵、按照公路工程施工程序，合理安排施工进度，保证质量，确保按期完工，节约资源，保护环境，取得社会和建设单位信誉。 ⑶、坚持科学性、先进性、经济性与合理性、实用性相结合的原则，采用先进的施工技术、科学的组织方法，合理安排施工。 ⑷、坚持高起点规划、高标准要求、高质量落实，全面实现质量目标的原则。积极推广应用新技术、新工艺、新设备、新材料、新测试方法，采用国内外先进、成熟、可靠的方法和工艺，优化施工方案，实现安全、质量目标。 ⑸、坚持以人为本，安全生产的原则。施工生产活动始终把人的健康安全放在首位，严格执行GB/T28001-2001职业健康安全管理体系，认真编制施工安全技术方案，加强过程控制，落实保证措施，保证安全生产投入，实现安全生产。
隧道岩爆防治、处理措施
隧道岩爆防治、处理措施 隧道发生了中等岩爆，为确顺利施工，结合隧道开挖对岩爆的防治经验，现对岩爆的防治、处理措施交底如下，请现场领工员和施工人员参考。 一、岩爆基本特点： 1、岩爆在发生前，并无明显的预兆，虽然经过仔细找顶，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。在没有支护的情况下，对施工安全威胁极大。 2、岩爆时，石块由母岩弹出，呈现中间厚、周边薄、不规则的片状。 3、岩爆发生的地点，多在新开挖工作面及其附近，个别距开挖工作面较远；岩爆发生的时间，多在爆破后2~3小时内，有的部位还可产生二次岩爆，一般在爆破后10~12小时内。 二、处理岩爆的基本原则：先防后治 一般情况下，对隧道岩爆应采用行之有效的预防措施，降低岩爆的发生机率，减小岩爆强度。对于岩爆较严重的部位，要先处理后施工，确保施工安全。 三、岩爆的防治措施 1、岩爆的预防措施 1）切实提高光面爆破效果，保证洞室轮廓规则圆顺，避免应力集中；并严格控制装药量，以尽可能减少爆破对围岩的影响。 2）爆破后立即对围岩喷洒高压水，软化岩石，减弱岩爆强度。 3）加强机械找顶和人工来回找顶。 4）选用预先释放部分能量的办法，如松动爆破法、超前钻孔预爆法、超前小导坑掘进法、打应力释放孔等方法，将岩石原始应力释放。
2、岩爆的处理措施 1）对岩爆部位加强找顶工作，只有当找顶彻底后，方能进行下一步的测量画弧和钻眼作业。 2）加强对岩爆部位的支护，必须先打安全锚杆（必要时再挂网），并根据实际情况进行喷浆封闭，再进行开挖作业，这样才能使锚杆在爆破前有充分的凝固时间和防止石块掉落。在锚杆安装好后再在锚杆之间钻适量的空眼，以减小岩爆二次发生的机率和强度。 3）岩爆严重时，台车上的人员要及时撤离到安全地点，然后由有经验的人在有人陪同下对岩爆部位进行找顶处理。找顶从上而下，上层找好铺完架子后再进行下层找顶。一定要等找顶工作彻底后，所有人员才能进入掌子面进行作业。同时各作业人员要注意做好自我防护，提高自我保护意识，切忌盲目作业。 4）对于岩爆特别严重的部位，在最短的时间内要对围岩进行锚喷网支护，防止作业时落石伤人，待二次岩爆过后，采用钢格栅支护，用Φ22mm螺纹钢与锚杆焊接成网状，然后及时进行二次喷浆支护；钻眼前并先打超前锚杆。
隧道岩爆施工方案
目录 1 编制说明 (2) 1.1编制依据 (2) 1.2编制原则 (2) 1.3编制范围 (3) 2 工程概况 (3) 2.1线路概况 (3) 2.2隧道主要工程量 (3) 3 岩爆的特点及辨识 (4) 3.1岩爆的基本特征 (4) ⑤岩爆主要发生在埋深较大，所处岩层性状较单一，弹性模量等物理力学性能较高，能储存一定的应变能量。 (4) 3.2岩爆产生的条件 (4) 3.3判断岩爆发生的应力条件 (5) 3.4地应力计算与隧道岩爆预测 (5) 3.4.1XX (5) 3.4.2XX (6) 3.4.3XX (6) 3.4.4XX (7) 4、岩爆的预防及处理方案 (9) 4.1总体施工方案 (9) 4.2超前地质预报 (9) 4.2.1超前探孔 (10) 4.2.2地质素描 (10) 4.3加强光面爆破控制，提高爆破效果 (10) 4.4加强初期支护 (11) 4.4.1轻微岩爆区 (11) 4.4.2中等岩爆区 (11) 4.5超前应力释放 (12) 4.6加强高压水冲洗 (12) 4.7加强效果检测 (12) 4.8岩爆发生时的处理措施 (12)
4.9、岩爆防护开挖台架 (13) 5、安全防护措施 (14) 5.1成立岩爆预防及救援小组 (14) 5.2安全防护措施 (15) 5.3洞内作业安全技术措施 (16) 5.3.1钻爆作业安全措施 (16) 5.3.2人员及机械防护措施 (17) 5.3.3洞内作业救援逃生措施 (17) 隧道岩爆防治专项施工方案 1 编制说明 1.1 编制依据 ⑴、《XXXXX标招标图》；《XXXXX两阶段施工图》； ⑵、国家和交通部现行有关工程的设计规范、施工指南、工程质量检验评定标准及安全技术规程； ⑶、国家和四川省政府的有关法律、法规和条例、规定； ⑷、现场详细的施工技术调查资料； ⑸、施工单位资源状况、施工技术水平及管理水平； 1.2 编制原则 ⑴、贯彻执行国家、交通部、当地政府制定的有关政策。
隧道施工中岩爆的成因及预防研究
隧道施工中岩爆的成因及预防研究 摘要：岩爆一直以来都是令人生畏的地质灾害，这种地质灾害的成因有很多，但是岩爆是遵循着一定的规律才发生的，所以为了预防岩爆的发生，我们必须要加强对岩爆成因的分析和监测，以实现危害最小化。岩爆的预防研究是很有价值的，其有助于保障矿山的开采工作顺利地进行和施工作业人员的安全。 关键词：隧道施工；岩爆成因；预防研究 岩爆是一种在隧道施工中形成的现象，在地下施工时积聚已久的岩体可能会突然释放，击破岩石导致爆裂从而形成弹射的现象。岩爆产生的影响是不一样的，轻则剥落岩片，没有太大的弹射现象，重则会导致4. 6级的震级，造成很大的声响。所以对于分析岩爆的成因和预防研究是非常必要的，没有合理的预防措施就会给人民和政府带来危害。 一、岩爆的成因 （一）特点 1．岩爆的发生没有预兆 岩爆和塌顶、侧壁坍塌现象等是不一样的，岩爆的发生管查不出来一点预兆，有时一般不会掉落石块的地方，也会突然间巨大的声响，发生岩石爆裂，爆裂有时会应声而下石块，有时也会一段时间不坠落。 2．发生岩爆的地点不确定 一般情况下岩爆会发生在新开挖工作面或是开挖的附近，特殊的也有离新开挖工作面较远处的地方。随着暴露时间的延长，岩爆发生的频率会有所降低。通常岩爆发生的时间是在16天之内，但是特殊情况下也有滞后一个月甚至几个月还有发生岩爆现象的事情发生。 3．岩块的大小不一 岩爆发生时，岩块随着洞壁围岩的母体弹射出来，弹射出来的小岩块的大小和形状不一，有的呈中厚边薄的不规则片状，厚度多呈几厘米长宽，极少数达到几十厘米长宽。特殊严重的时候，好几吨重的岩石从拱部弹落下来，导致岩爆性坍方。 （二）主要条件 专家对隧道施工中岩爆的成因做了很多深入性的研究，他们发现地应力的大小和地层的岩性条件，都是产生岩爆的决定性因素。从物理中的能量角度来分析，
隧道岩爆的防治措施
岩爆，也称冲击地压，它是一种岩体中聚积的弹性变形势能在一定条件下的突然猛烈释放，导致岩石爆裂并弹射出来的现象 轻微的岩爆仅有剥落岩片，无弹射现象，严重的可测到4.6级的震级，烈度达7一8度，使地面建筑遭受破坏，并伴有很大的声响。岩爆可瞬间突然发生，也可以持续几天到几个月。发生岩爆的条件是岩体中有较高的地应力，并且超过了岩石本身的强度，同时岩石具有较高的脆性度和弹性，在这种条件下，一旦由于地下工程活动破坏了岩体原有的平衡状态，岩体中积聚的能量导致岩石破坏，并将破碎岩石抛出。 发生原因 发生条件：在硬脆岩体高地应力地区，硐室开挖过程中发生岩爆。 发生原因：围岩强度适应不了集中的过高应力而突发的失稳破坏。 防治措施：应力解除、注水软化和使用锚栓-钢丝网-混凝土防爆支护等。[1] 基本解释 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。 岩爆-简介 岩爆是深埋地下工程在施工过程中常见的动力破坏现象，当岩体中聚积的高弹性应变能大于岩石破坏所消耗的能量时，破坏了岩体结构的平衡，多余的能量导致岩石爆裂，使岩石碎片从岩体中剥离、崩出。 岩爆往往造成开挖工作面的严重破坏、设备损坏和人员伤亡，已成为岩石地下工程和岩石力学领域的世界性难题。轻微的岩爆仅剥落岩片，无弹射现象。严重的可测到4.6级的震级，一般持续几天或几个月。发生岩爆的原因是岩体中有较高的地应力，并且超过了岩石本身的强度，同时岩石具有较高的脆性度和弹性。这时一旦地下工程破坏了岩体的平衡，强大的能量把岩石破坏，并将破碎岩石抛出。预防岩爆的方法是应力解除法、注水软化法和使用锚栓-钢丝网-混凝土支护。岩爆-产生的条件 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，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。 地质构造
岩爆处理措施
七、岩爆段处理措施 中亚D线部分隧道的地应力都很高，岩体内存在很大的应变能，在施工过程中有发生岩爆的可能性。通过大量的工程实践，我公司积累了大量的施工经验，目前已有许多之有效的治理岩爆的方法，现结合中亚D线隧道的地质特性，拟采用如下措施： 1.加强临时支护 在完整、坚硬的岩层中一般可不加支护，但在岩爆地段，为了从开始就防止岩爆的发生，很重要的一条就是在爆破后尽可能快进行围岩支护。其作用：第一改善围岩的应力状态；第二起防护作用，防止岩石弹射与塌落等破坏性事故发生。所以我公司结合设计要求，拟采用如下措施： 1.1喷射纤维砼 为了保证更安全，采用喷射纤维砼，喷射厚度根据各岩层的情况而定。纤维砼可以提高喷层的抗拉和抗剪强度，具有比普通砼大得多的柔性，并且能承受较大的变形而不使表面开裂。 1.2锚杆加固围岩 这是一种加固围岩最有效方法，也是岩爆防治措施首先考虑选用方法之一，其主要作用是进行岩体加固，以防劈裂和剥落的岩块塌落弹射。根据设计要求，锚杆采用空中锚杆。 1.3锚喷支护 此隧道根据设计要求，除安装锚杆外，还应配合使用喷砼，它可
以起到防止岩块弹射和结构整体支护作用。 1.4锚喷金属网联合支护 这是一种较弱地层临时支护措施。由于锚喷网联合结构强度增长迅速，能很快形成支护能力，其弹性模量与天然岩石弹性模量相近，而且与围岩密贴，与围岩形成弹性共同体，可防止应力集中与深部扩散，起到了可靠的全面防护作用。 1.5在IV类岩围、进洞加强段严重地区，为提高结构整体支护能力，在岩爆地段采用格栅钢架密排支撑，与喷锚网形成联合支护体系，且在进洞加强段采用钢支架临时支撑，待开挖面、锚喷完成后拆除。 2.设临时防护网 主要是防止突然发生岩爆飞石伤人和砸坏机器设备,使用尼龙网和钢丝网等进行拦挡。 2.1在掌子面及其附近岩爆地带加挂铁丝帷幕,可增加作业场所安全感,保护凿岩人员和机具。 2.2在台车上装设钢丝网防护,保护打眼和装药工人的安全。 2.3使用挖掘机开挖时,在掘进机及后配装套上安装“铁甲”,构成一个“防石棚”,避免岩爆石块塌落伤人,砸坏设备。 3.待避及清除危石 待避也是一种有效的安全措施。一般在岩爆比较猛烈的时候，为防止飞石造成事故，可以在安全处躲避一段时间，待避到平静为止。产生在洞顶的岩爆松石必须清除，属破裂松驰型岩爆，弹射危害不大，
隧道岩爆特征与处理措施
二郎山隧道岩爆特征与治理措施 1、岩爆特征 高地应力区的一个显著地质特征是岩芯饼裂现象，饼越薄地应力值越大。 （1）岩爆发生在石英砂岩、粉砂岩、砂岩、部分砂质泥岩及泥岩与灰岩、粉砂岩、砂岩夹层中的硬质岩层中，围岩类别属IV、V 类。 （2）岩爆多发生在掌子面及1~3倍洞径范围，距齐头20m左右最为强烈，也有滞后200m的；发生时间与距离是对应的，一般是在2~8小时内，也有滞后1~2天的，有些段落滞后1~2个月或几个月后发生。刚遇到岩爆时的表现是岩体内有声响，但无石块爆落，随着掘进深度的增加地应力值的加大则出现了明显的岩石撕裂声与岩片爆落，有的还有弹射，形成深 1~2m深的三角形爆坑。 （3）岩爆声响既发生在掌子面也发生在岩体内部，轻微岩爆的声响较为清脆，可听啪、啪""嘎、嘎"的声响，强烈岩爆段所发出的声响较为沉闷，像"澎、澎"的声音并夹有"啪、啪"的声响. （4）岩爆破坏形式为劈裂破坏与剪切破坏两种，破坏程度上总体属爆裂脱落型，即一级岩爆，仅为数不长的地段出现了弹射现象，属二级岩爆，并有随时间延续向深部发展的特征。隧道周边均有岩爆活动，但拱部和两侧边墙部位相对居多，其次为拱肩部位，这与岩体应力状况有关。
（5）岩爆爆坑大多数呈"锅底"形，坑边沿多为阶梯形。强烈岩爆段爆坑多为"V"形。破裂面以新鲜破裂为主，少数沿原有裂隙面。爆落岩块多呈不规则的棱块状，也有呈中厚边薄的椭圆状。 （6）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，硬质岩易发生岩爆。 （7）岩爆区段一般较为干燥，有地下水出露的地方无岩爆产生。 （8）开挖洞室（正洞、平导）大小及相邻洞室（正洞与平导相距42.5m、平导滞后主洞）施工对岩爆的产生似无明显影响。 （9）岩爆的剧烈程度与洞室埋深基本对应，但也有非对应的，相对严重地段距洞口距离为1700m、1960m（东口）、1290m（西口），相对应埋深为710m、775m（最大埋深）、425m。 （10）较严重岩爆段在第一次开挖喷锚支护稳定后经过两年后处理大规模欠挖（测量误差造成）时仍有岩爆发生（爆破后岩石完整但不久就有裂缝形成、掉块），但其强度已大为减弱。在设计阶段曾预测软质岩类及断层破碎带在高地应力作用下可能发生大变形现象，但在施工中这些段落并未发生大变形现象，分析其原因一是地应力水平较勘测阶段降低，二是断层破碎带处岩层胶结紧密，强度较高，软质岩类象泥岩和砂质泥岩由于时代古老，成岩变质程度较高，岩石的物理力学性质远非一般泥质岩类可比。
隧道岩爆施工方案
目录 1 编制说明.................................... 错误!未定义书签。 编制依据.................................... 错误!未定义书签。 编制原则.................................... 错误!未定义书签。 编制范围.................................... 错误!未定义书签。 2 工程概况.................................... 错误!未定义书签。线路概况 .................................... 错误!未定义书签。隧道主要工程量............................... 错误!未定义书签。 3 岩爆的特点及辨识........................... 错误!未定义书签。岩爆的基本特征............................... 错误!未定义书签。 岩爆产生的条件.............................. 错误!未定义书签。 判断岩爆发生的应力条件..................... 错误!未定义书签。 地应力计算与隧道岩爆预测.................... 错误!未定义书签。 ........................................... 错误!未定义书签。 ........................................... 错误!未定义书签。 ........................................... 错误!未定义书签。 ........................................... 错误!未定义书签。 4、岩爆的预防及处理方案....................... 错误!未定义书签。总体施工方案 ................................ 错误!未定义书签。超前地质预报 ................................ 错误!未定义书签。 超前探孔................................... 错误!未定义书签。
岩爆隧道
第五章岩爆隧道 岩爆隧道是指施工过程中有岩爆现象发生的隧道。在高应力坚硬的岩体内开挖坑道时，常常会有岩片从开挖壁面突然弹射出来，把这种现象称为岩爆。岩爆会破坏已建成的隧道结构和机械设备，直接威胁施工人员的生命安全。岩爆现象在矿山出现较早。例如加拿大的一些深埋硬岩矿山经常发生岩爆，对矿山的安全与生产构成很大威胁，因此，加拿大Laurentian 大学的岩石力学研究中心对岩爆巷道的支护设计进行了为期五年的专题研究[1]。根据岩爆产生的机理，试验出了有效设防措施，并编制了加拿大岩爆支护手册。20世纪50年代美国纽约的引水隧洞施工时曾发生岩片弹射现象。60年代挪威赫古拉公路隧道和瑞典的维斯塔引水隧洞也曾发生过岩爆；成昆铁路线上的关村坝隧道是我国隧道建设中发生岩爆较早的隧道；之后，在二郎山隧道、穿越秦岭的数座隧道施工中也都不同程度的发生过岩爆。岩爆对隧道工程的最大威胁源于岩爆的突发性。目前，关于隧道岩爆的形成机理还在研究之中，对隧道岩爆的认识有待进一步深化。本章通过分析几座隧道的岩爆现象，归纳隧道岩爆的特点，探讨隧道岩爆机理、讨论岩爆隧道设计理论和施工方法，最后介绍岩爆隧道工程实例——二郎山隧道，借以说明隧道岩爆的具体工程防范措施。 第一节隧道岩爆特点与形成机理 岩爆是岩体受到开挖影响和扰动后发生猛烈破坏的一种工程现象，是岩体本身力学性质（内在因素）和外界影响因素（诱发因素）某种组合的结果。为了研究影响岩爆发生的各种因素，首先需要了解在国内外岩爆隧道内观察到的现象。 一、隧道岩爆现象 就空间形态和施工过程而言，水工隧洞与交通隧道几近相同。20世纪60年代掘进的挪威赫古拉公路隧道和瑞典的维斯塔引水隧洞是发生隧道岩爆的典型代表，在两工程中，岩爆以小块岩石弹射为主，大多数弹射岩块很小；岩爆发生时测得的隧道周边切向应力远小于岩石单轴抗压强度，开始弹射时的周边应力为岩石单轴抗压强度的37%；发生岩爆的隧洞轴线与测量的原岩最大主应力方向垂直或成大角度相交；岩爆发生部位相对于隧洞中心轴对称；岩爆前可听到脆性岩石的破裂声，最强烈岩爆发出的声音如200kg隧洞掘进爆破。 国内的川藏公路二郎山隧道在施工中出现了较为严重的岩爆现象[2，3]。为了掌握岩爆与地应力规律，用钻孔应力解除法和岩石声发射（AE）Kaiser效应对地应力进行了现场测试，最大主应力为353MPa。二郎山隧道的岩爆特点是：（1）发生岩爆的围岩属Ⅳ、Ⅴ类围岩；（2）岩爆多发生在掌子面及距其1～3倍洞径范围内；（3）岩爆既发生在围岩表面，也发生在围岩内部；（4）岩爆形式有劈裂和剪切两种；（5）岩爆爆坑多呈锅底形，坑边沿多为阶梯形；（6）断层带两侧的硬岩中容易发生岩爆；（7）干燥无水区段容易发生岩爆；（8）相邻洞室的开挖对主洞岩爆似无影响等。 西康铁路秦岭隧道在施工中也出现了严重的岩爆现象[4，5]。秦岭隧道Ⅱ号线的岩爆特点有：（1）受构造应力影响，岩爆先发生在右侧壁，然后到拱肩、拱顶，最后发展到左侧壁；（2）岩爆多发生在断层带两侧完整的上下两盘；（3）岩爆主要发生在质地坚硬、强度较高、干燥无水的混合片麻岩中；（4）发生在距掌子面9～100米范围内的岩爆较为频繁剧烈；（5）强烈岩爆的爆坑多呈A字形，一般岩爆的爆坑多呈锅底形等。 综合大量资料，可以发现隧道岩爆的发生有如下规律：
秦岭终南山公路隧道岩爆特征及处理措施
秦岭终南山公路隧道岩爆特征及处理措施(原创) (2007-05-20 17:12:18) 转载▼ 标签： 分类：桥隧专业 秦岭终南山公路隧道 岩爆特征 施工措施 秦岭终南山公路隧道岩爆特征及处理措施 张杰 中国天津市 摘要：介绍秦岭终南山公路隧道岩爆发生的条件、岩爆类型及特征，提出了钻爆法施工通过岩爆段的处理措施。 关键词：公路隧道岩爆施工措施 1、前言 秦岭终南山公路隧道为国家规划“四纵四横”西部大通道中的“银川—西安—武汉”和“二连浩特—包头—西安—北海”两条大通道公用线上的特大型控制工程，也是我国目前长度最长达18.02Km，最大埋深为1600m公路特长隧道。隧道位于陕西省西安市长安区石贬峪乡与柞水县营盘镇之间，设计为两座平行双车道隧道，分为东、西两线，两线间距为30m。该公路隧道东线通过洞口及现有的秦岭铁路隧道II线作为出渣通道施工，实现了长隧短打，可缩短工期，减少投资。在施工过程中，遇到了较强烈的岩爆，岩爆是此隧道施工主要的地质灾害。本文拟通过秦岭终南山公路隧道出口段柞水境内7.6Km地段围岩的岩爆分析、研究，提出钻爆法施工通过岩爆地段的施工处理措施。 2、工程地质情况 秦岭终南山公路隧道出口段地质按岩性主要分为两段，发生岩爆地质灾害的地段主要分布在第二段，具体地质、岩爆分布见图一（图一见附页）第一段（K82+816—K79+580）：岩性以含绿色矿物混合花岗岩为主，间夹蚀变闪长岩、闪长玢岩、伟晶岩及长英岩等岩脉，除蚀变闪长岩外，其余岩石强度
高、变形小（见表1），岩体受地质构造影响严重，断裂构造发育，有大小断层15层，皆为压性逆断层，岩体节理裂隙较发育—发育，地下水局部较发育，主要为渗水、滴水和小股流水。本段围岩主要为Ⅲ-Ⅳ类，断层带及蚀变闪长岩发育地段为Ⅱ—Ⅲ类，隧道埋深50—600m，具中等地应力（见表2），主要地质灾害是围岩坍方，局部有轻微的岩爆现象。 第二段（K79+580—K75+180）：岩性以混合片麻岩为主，间夹角闪片麻岩、黑云母片岩残留体、长英岩及伟晶岩岩脉等，岩石强度高、变形小（见表1），岩体受地质构造影响轻微-较严重，节理裂隙不发育或较发育，断层局部发育，地下水不发育，仅少数地段有渗水、滴水或小股流水。本段围岩主要为Ⅳ-Ⅴ类，局部断层带为Ⅱ-Ⅲ类，隧道埋深500-1350m，本段全属高应力区（见表2），主要地质灾害是岩爆，局部地段有围岩破碎所引起的围岩坍方。 3、岩爆发生条件 经勘测及秦岭铁路隧道岩爆的研究表明：岩爆的发生主要由地应力和岩性两个因素决定，岩性条件要求岩石具有良好储能性能的弹脆性岩体，隧道初始应力条件要求达到高应力水平。秦岭终南山隧道的岩爆主要发生在第二段 （K79+580—K76+180）的混合片麻岩段，混合片麻岩属极硬岩，其弹性能量指数（Wet）和脆性指数（Kr）都高。第二段围岩埋深大，岩体完整性好，受构造影响轻微，围岩的初始地应力及隧道开挖后形成的最大切向应力都较高，最大主应=34.05Mpa，属于高地应力水平，满足发生岩爆的条件。根据秦岭铁路隧道力σ 1 施工实际调查和岩爆课题组的研究成果，得出秦岭终南山公路隧道岩爆发生的临界条件为： Rc≥15Rt（1） Wet≥2.0（2） σ θ≥0.3 Rc（3） Kv≥0.55（4） 其中：Rc—岩石的单轴抗压强度，在实验室实测。 Rt—岩石的单轴抗拉强度，在实验室实测。 σ θ—隧道洞壁最大切向应力，σθ=(3σ1-σ3)。 Kv—岩体的完整性系数，由岩体和岩块的纵波速计算得到。 表1 岩石强度及变形参数测试结果
隧道岩爆段施工技术
隧道岩爆处理技术 埋藏较深的隧道工程，在高应力、脆性岩体中，由于施工爆破扰动原岩，岩体受到破坏，使掌子面附近的岩体突然释放出潜能，产生脆性破坏，这时围岩表面发生爆裂声，随之有大小不等的片状岩块弹射剥落出来，这种现象称之岩爆。岩爆有时频繁出现，有时甚至会延续一段时间后才逐渐消失。岩爆不仅直接威胁作业人员与施工设备的安全，而且严重地影响施工进度，增加工程造价。 一、隧道内岩爆的特点 （1）岩爆在未发生前并无明显的预兆（虽然经过仔细找顶并无空响声）。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，上吨重的岩石从拱部弹落，造成岩爆性坍方。 （3）岩爆发生的地点，多在新开挖工作面及其附近，个别的也有距新开挖工作面较远处。岩爆发生的频率随暴露后的时间延长而降低。一般岩爆发生在天之内，但是也有滞后一个月甚至数月还有发生岩爆。 二、岩爆产生的主要条件 国内外的专家研究结果表明，地层的岩性条件和地应力的大小是产生
岩爆与否的两个决定性因素。从能量的观点来看，岩爆的形成过程是岩体中的能量从储存到释放直至最终使岩体破坏而脱离母岩的过程。因此，岩爆是否发生及其表现形式就主要取决于岩体中是否储存了足够的能量，是否具有释放能量的条件及能量释放的方式等。 三、岩爆的防治措施 岩爆产生的前提条件取决于围岩的应力状态与围岩的岩性条件。在施工中控制和改变这两个因素就可能防止或延缓岩爆的发生。因此，防治岩爆发生的措施主要有二： 一是强化围岩，二是弱化围岩。 强化围岩的措施很多，如喷射混凝土或喷钢纤维混凝土、锚杆加固、锚喷支护、锚喷网联合、钢支撑网喷联合，紧跟混凝土衬砌等。这些措施的出发点是给围岩一定的径向约束，使围岩的应力状态较快地从平面转向三维应力状态，以达到延缓或抑制岩爆发生的目的。 弱化围岩的主要措施是注水、超前预裂爆破、排孔法、切缝法等。注水的目的是改变岩石的物理力学性质，降低岩石的脆性和储存能量的能力。后三者的目的是解除能量，使能量向有利的方向转化和释放。据文献介绍，切缝法和排孔法能将能量向深层转移。 围岩内的应力，特别是在切缝或排孔附近周边的切向应力显著降低。同时，围岩内所积蓄的弹性应变能也得以大幅度地释放，因而，可有效地防治岩爆。
岩爆隧道施工工艺工法
岩爆隧道施工工艺工法 QB/ZTYJGYGF-SD-0508-2011 第五工程有限公司刘富强李敬伟 1 前言 1.1工艺工法概况 岩爆，也称冲击地压，它是一种岩体中聚积的弹性变形势能在一定条件下的突然猛烈释放，导致岩石爆裂并弹射出来的现象，也是隧道施工中一种较常见的现象，岩爆多发生在埋藏大、整体性好、石质干燥、坚硬、强度高的岩层中。岩爆发生的地点多在新开挖的掌子面及距离掌子面1～3倍洞径范围内，个别也有距新开挖面较远。发生的时间，多在爆破后0～3小时（或更长时间）。根据工程岩体分级标准判别法、Russenes岩爆判别法、Turchaninov岩爆判别法及Hock 岩爆判别法等四种方法综合评定：埋深在240m～368m范围，有岩爆发生的可能或产生轻微岩爆；埋深在368m～650m范围，可能会发生中等规模的岩爆；埋深在650m以上时，可能会发生较强岩爆。 隧道爆破开挖后，采用给作业面喷洒高压水、打设应力释放孔、岩壁切槽等方法达到对岩体降温和对集中应力释放的效果，以降低岩爆发生强度；其次向作业面拱部及侧壁喷射纤维混凝土，再加设锚杆及钢筋网，以尽可能减少岩层暴露时间，增强岩体自身稳定性，减少岩爆发生几率同时确保人身安全。 1.2工艺原理 岩爆地质隧道施工按照“新奥法”原理，提高光面爆破效果，以减少围岩应力集中；开挖后立即对开挖面及周围岩壁进行洒水降温、打设释放孔、岩壁切槽以达到应力分散效果；及时施作初期支护，保证在最短时间封闭围岩，及时完成仰拱，使初支成环；根据量测数据确定最佳二衬施工时间，尽早完成二衬施工。 2 工艺工法特点 2.1根据岩爆地质设计资料、开挖工法、地质预报和监控量测资料，并结合目前国内隧道施工水平，具体分轻微岩爆、中度岩爆、强烈岩爆三个强度等级采取了不同措施分别对施工地段岩爆进行预防及处理。 2.2岩爆多发生地段围岩均存在节理裂隙不发育、硬度大、整体性好、埋设大等特点制定了给开挖工作面喷洒高压水、喷射纤维砼、打设超前应力释放孔、
隧道岩爆区施工方案
隧道岩爆区施工方案 1．工程概况 根据地质勘测资料显明,××隧道岩爆区分布在以下地段： 左洞：K80+955-K81+281、K81+431-K81+516、K81+643-K81+987、K82+000-K82+278、K82+301-K82+522、K82+559-K82+900、K82+961-K83+040段，共计1674米。 右洞：K81+025-K81+580、K81+624-K81+910、K81+923-K82+365、K82+388-K82+470、K82+506-K82+855、K82+909-K83+040段，共计1845米。 2. 隧道内岩爆特点 岩爆是在隧道开挖后，将在较短的时间内岩体产生脆性破坏，岩体内残留的弹性应变能突然释放，发生高速崩溃、弹射、甚至抛掷的一种局部失稳现象。隧道内岩爆有以下特点： （1）岩爆在未发生前，无明显预兆，虽然经过仔细找顶，并无空响声，一般认为不会掉块落石的地方，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。在没有支撑的情况下，对施工安全威胁甚大。它与隧道施工中的一般掉块落石现象有明显的不同；
（2）岩爆时，石块由母岩弹出，常呈中间厚、周边薄、不规则的片状； （3）岩爆发生的地点，多在新开挖工作面及其附近，个别的也有距新开挖工作面较远；岩爆发生的时间多在爆破后2-3h，但也有的较迟缓；岩爆易发生在顶部或拱腰部位为多，如图所示; （4）岩爆是由人工开挖诱导产生的，它与开挖方式及支护措施有直接相关。 （5）岩爆主要发生在埋深较大，所处岩层性状较单一，弹性模量等物理力学性能较高，能储存一定的应变能量。 根据以上工程概况及岩爆自身的一些特点，本隧道岩爆洞段施工的主要问题是怎样有效的对岩爆进行预防，从而将岩爆可能造成的危害降到最低。 3．组织机构 为了确保祝愿隧道顺利通过岩爆地段，根据隧道内岩爆特点，特成立“祝源隧道岩爆区施工领导小组”，负责岩爆区施工管理、现场协调和指挥，负责岩爆区隧道施工方案的实施，领导小组名单如下： 组长：×× 副组长：×× 成员：×××××××××× 4．施工预案 加强超前地质预报,对岩爆出现的可能性与等级进行预测,以便施工时提前采取相关措施防范。加强光面爆破，提高光面爆破效果，降低瞬发性的岩爆。加强初期支护，延缓岩爆应变释放的强度和频率。采用喷雾和高压水进行冲洗岩壁，进一步释放岩爆应变能量。(后附：隧道岩爆区施工作业流程图) 4.1．做好超前地质预报 在施工时，一方面可直接根据施工掌子面的地质条件，如岩体结构面产状、岩体的破碎程度、岩石的变质程度、岩体强度及地质应力等，再结合设计岩爆地段，对掌子面前方的岩体条件、产状及完整性进行预测，用以指导采取预防措施。 另一方面，按设计要求，采用超前探测孔和TSP地质预报对前方地质进行
(特殊地质隧道施工技术汇总)隧道岩爆特征与治理措施
(特殊地质隧道施工技术汇总)隧道岩爆特征与治理措 施 二郎山隧道岩爆特征与治理措施 1、岩爆特征 高地应力区的一个显著地质特征是岩芯饼裂现象,饼越薄地应力值越大。 (1)岩爆发生在石英砂岩、粉砂岩、砂岩、部分砂质泥岩及泥岩与灰岩、粉砂岩、砂岩夹层中的硬质岩层中,围岩类别属IV、V 类。 (2)岩爆多发生在掌子面及1~3倍洞径范围,距齐头20m左右最为强烈,也有滞后200m的;发生时间与距离是对应的,一般是在2~8小时内,也有滞后1~2天的,有些段落滞后1~2个月或几个月后发生。刚遇到岩爆时的表现是岩体内有声响,但无石块爆落,随着掘进深度的增加地应力值的加大则出现了明显的岩石撕裂声与岩片爆落,有的还有弹射,形成深1~2m深的三角形爆坑。 (3)岩爆声响既发生在掌子面也发生在岩体内部,轻微岩爆的声响较为清脆,可听啪、啪""嘎、嘎"的声响,强烈岩爆段所发出的声响较为沉闷,像"澎、澎"的声音并夹有"啪、啪"的声响. (4)岩爆破坏形式为劈裂破坏与剪切破坏两种,破坏程度上总体属爆裂脱落型,即一级岩爆,仅为数不长的地段出现了弹射现象,属二级岩爆,并有随时间延续向深部发展的特征。隧道周边均有岩爆活
动,但拱部和两侧边墙部位相对居多,其次为拱肩部位,这与岩体应力状况有关。 (5)岩爆爆坑大多数呈"锅底"形,坑边沿多为阶梯形。强烈岩爆段爆坑多为"V"形。破裂面以新鲜破裂为主,少数沿原有裂隙面。爆落岩块多呈不规则的棱块状,也有呈中厚边薄的椭圆状。 (6)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,硬质岩易发生岩爆。 (7)岩爆区段一般较为干燥,有地下水出露的地方无岩爆产生。 (8)开挖洞室(正洞、平导)大小及相邻洞室(正洞与平导相距42.5m、平导滞后主洞)施工对岩爆的产生似无明显影响。 (9)岩爆的剧烈程度与洞室埋深基本对应,但也有非对应的,相对严重地段距洞口距离为1700m、1960m(东口)、1290m(西口),相对应埋深为710m、775m(最大埋深)、425m。 (10)较严重岩爆段在第一次开挖喷锚支护稳定后经过两年后处理大规模欠挖(测量误差造成)时仍有岩爆发生(爆破后岩石完整但不久就有裂缝形成、掉块),但其强度已大为减弱。在设计阶段曾预测软质岩类及断层破碎带在高地应力作用下可能发生大变形现象,但在施工中这些段落并未发生大变形现象,分析其原因一是地应力水平较勘测阶段降低,二是断层破碎带处岩层胶结紧密,强度较高,软质岩类象泥岩和砂质泥岩由于时代古老,成岩变质程度较高,岩石的物理
特长隧道施工技术难点和解决措施
特长隧道施工技术难点和解决措施 叶俊豪 摘要：随着社会发展，隧道施工技术不断更新，如何在特长隧道施工中快速施工，防止涌水、塌方、爆炸等恶性事故发生，就特长隧道施工技术难点和解决措施进行阐述。 关键词：特长隧道施工，技术难点，措施 一、引言 随着国家基础设施建设的不断深入，高速公路建设重心已由沿海发达地区向西、北部，平原地带向山岭重丘地带转移，这就意味着高速公路建设隧道密集程度的加大，出现的特长隧道越来越多，且地质条件越来越复杂，可能出现的地质灾害越来越多。在此，以我单位承建的中条山隧道为例，中条山特长隧道是运城至灵宝高速公路的一部分，隧道全长9670米，左右分离式路基，复合式衬砌结构，地质设计上以Ⅲ级围岩为主，但施工过程中围岩变化复杂，各类型围岩交替出现，地质条件较为复杂，因此以中条山隧道施工为例，对于熟悉掌握特长隧道施工要点，如何确保特长隧道施工安全，防止涌水、塌方、岩爆等恶性群死群伤事故的发生，又获得应有的经济效益，值得深入思考。 二、特长隧道的突出技术难点 1、隧道长，地质更加复杂，施工通风更加困难，通风方案的选择成为控制安全及进度关键技术。 2、特长隧道施工中，工期往往成为关键，进度压力通常较大。 3、岩爆 特长隧道由于贯穿山体比较长，因此埋深普遍较深，可能存在岩爆，岩爆的发生主要由地应力和岩性两个决定因素，在埋深大于200米的地段，在混合麻岩段，极其容易形成岩爆，岩爆对施工人员的安全威胁较大，其中爆炸抛射型岩爆对机械和施工人员的安全威胁较大，对隧道的破坏也有一定的影响。 4、塌方 这是任何隧道施工中，在不良地质段极其容易发生的施工，造成的群死群伤的事故教训的比较多。 5、涌水 特长隧道在施工过程中可能存在涌水现象，对施工人员安全威胁较大。 6、车辆伤害 因特长隧道施工作业面路线长且集中，施工车辆较多，且因路线过长驾驶员极容易形成视觉疲劳，对其他在洞内施工的人员容易造成车辆伤害。 三、解决措施 1、通风措施 1.1、对于长隧道机械通风成为控制进度的关键技术，机械通风及时到位。但首先我们要对通风量参数进行计算，这在特长隧道中尤为重要。 1.1.1施工人员所需风量 按式 V p ＝v p mK 进行计算。 式中： V p---- 施工人员所需风量，m3/min；
白石格隧道岩爆防治措施
白石格隧道岩爆防治措施 摘要：岩爆是一种岩体中聚积的弹性变形势能在一定条件下的突然猛烈释放，导致岩石爆裂并弹射出来的现象。轻微的岩爆仅有剥落岩片，无弹射现象，严重的岩爆发生时，岩体中积聚的能量突然释放导致岩石破坏，并将破碎岩石弹射出来，造成掌子面附近的严重破坏、设备损坏和人员伤亡，是岩土工程界仍未解决的世界难题。因此探讨如何有效防治岩爆，确保施工人员与设备的安全是必须解决的重要课题。本文首先对隧道岩爆的控制措施进行了总结和分析，在此基础上以白石格隧道为实例，分析了白石格隧道岩爆工程措施，重点采用数值模拟方法研究了喷锚支护措施对减弱或防治岩爆的效果，并对不同锚杆长度和间距的防治效果进行了对比分析。结果表明：采用喷锚支护可以有效降低岩爆的烈度；采用间距1m，长度3m的锚杆进行喷锚支护最为经济有效。 关键词：白石格隧道;岩爆;防治;喷锚支护 前言: 岩爆，也称冲击地压，它是一种岩体中聚积的弹性变形势能在一定条件下的突然猛烈释放，导致岩石爆裂并弹射出来的现象。轻微的岩爆仅有剥落岩片，无弹射现象，严重的岩爆发生时，岩体中积聚的能量突然释放导致岩石破坏，并将破碎岩石弹射出来，造成掌子面附近的严重破坏、设备损坏和人员伤亡，是岩土工程界仍未解决的世界难题。因此如何有效防治岩爆，确保施工人员与设备的安全是必须解决的重要课题。白石格隧道为沈海复线仙游至金淘高速公路A2合同段的控制性工程之一，位于福建省泉州市罗溪镇乌石村，左洞起止里程ZK120+210.704-ZK122+590，长度2379.296m，右洞起止里程YK120+190-YK122+573，长度2383m。隧道穿越段最大埋深约490米，属于埋深较大(一般埋藏深度多大于200m)公路长隧道。隧道表层多为第四系残坡积土，下伏侏罗系南园组成凝灰熔岩及其风化层，根据该隧道设计文件知该类岩石为坚硬岩，隧道穿越的围岩以Ⅲ~Ⅳ级为主（局部隧道深埋地段围岩级别为Ⅱ级），加上隧道为深埋长隧道，地应力较高，隧道开挖时有发生岩爆的可能。本文以该工程为背景，重点探讨采用喷锚支护防治岩爆的工程措施，以期指导隧道施工，为类似工程提供借鉴。 1.隧道岩爆控制措施总结与分析 隧道岩爆控制措施可以归纳为以下几种。 1.1改变围岩的整体特性 发生岩爆的原因是岩体中有较高的地应力，并且超过了岩石本身的强度，同时岩石具有较高的脆性度和弹性。这时一旦地下工程破坏了岩体的平衡，强大的能量把岩石破坏，并将破碎岩石抛出，因此在隧道开挖和支护过程中适当改变围岩岩石的整体特性，使围岩应力降低，使围岩应力集中最大的部位向围岩内部转移，改变隧道边壁岩体受力状态，在一定程度上可以削弱岩爆强度甚至消除岩爆。