隧道工程中的岩爆与构造活动分析与预测

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。

单轴饱 和抗压强度为 ６ ． Ｍ ａ ３ Ｐ。 ６ １ ． 地 应力 状态 ．２ ３
发 生岩 爆 部 位 埋 深 ４ ７３ ～ ５．３ｍ．垂 直 主 ９．１９ ９９
应 力 ＝ ３３ ５８ ａ ｌ ． ２ ． ＭＰ ；勘 察 钻 孔 实 测地 应 力 ， ８ ２ 最 大 水 平 主应 力 ＝ ２ １ ａ １ ～ ５ＭＰ ，局部 受 地形 影 响 大于 ２ Ｐ ，最 小 水平 主应 力 Ｏ ＝ — Ｐ ，最 大 ０Ｍ ａ ｒ ７ ９Ｍ ａ ｈ
别 以 Ⅱ 、Ⅲ类 为 主 ，且 地 下 水 不 活 跃 。 引水 隧 洞 最 大 埋 深 １７ ０ ｍ 处 ，地 应 力 以水 平 应 力 为 主 ， ２
１ 引水 隧 洞 岩爆 特 征 与 成 因分 析
１ 已发生 岩爆 描述 ． １ 引水 隧 洞 自 ２ １ ０ ０年 １ ０月 １日开 工 建设 以来 ， 已有 近 ６ ０ ｍ洞 段 发 生 了岩 爆 。表 １是 引 水 隧 洞 ０
１ ７ ０ ｍ，埋 深 大 于 １０ ０ ｍ 的 洞 段 长 ３ ３ ０ ｍ， ２ ０ ２
本 文研 究 了该 工 程 引 水 隧洞 开 挖 过 程 中遇 到
的 岩爆 情 况 ，总结 分 析 了这 些 岩爆 的 特 征 ，根 据 前 人 的研 究 经验 对 工 程 岩 爆 进 行 分类 ，依 据 相 关 规 范对 岩 爆 进 行 了分 级 。并 预 测 了 未 开 挖 洞 段 的 岩爆 等级 ，提 出 了适 合 本 工 程 的 岩 爆 预 防 与治 理
・
‘・ 土
水利 水 电工 程设计
Ｄ ＨＥ・ ２ １ ＷＲ ０ ２年 第 ３ 卷 第 ２期 １
深长隧洞施工岩爆及其预测与防治
赵 国斌
摘

2023年隧道施工岩爆应急预案____年隧道施工岩爆应急预案一、背景介绍随着城市化进程的推进，隧道建设在现代城市交通规划中扮演着重要角色。

然而，隧道施工过程中，由于地质条件的复杂性，岩爆事故时有发生。

岩爆是指由于开挖作业引起的岩石断裂和破碎，释放出的能量使岩石的喷射和弹射，给施工人员和设备造成巨大威胁，甚至导致生命安全的事件。

为此，我们制定了____年隧道施工岩爆应急预案，以确保施工过程的安全性。

二、岩爆风险评估1. 地质调查：在隧道施工前，进行详细的地质调查，评估掌握隧道施工区域的地质情况，包括地层结构、岩体强度、构造活动等。

2. 岩爆风险分析：根据地质调查结果，利用岩爆风险评估模型，对隧道施工区域进行风险分析，确定岩爆风险等级。

3. 风险控制措施：根据岩爆风险等级，采取相应的风险控制措施，包括在施工过程中合理选择爆破参数，加固巩固岩体，安装支护设施等。

三、岩爆应急预案1. 应急预案组织架构应急预案分为五个部分：指挥部、救援小组、通信组、医疗救护组和后勤保障组。

- 指挥部：负责组织指挥事故应急救援工作，包括指挥调度救援人员和物资，制定应急处置方案等。

- 救援小组：由专业救援人员组成，负责实施救援工作，包括搜救被困人员、处理事故现场、清除障碍物等。

- 通信组：负责与外界保持通信联系，传达应急指令和情况报告。

- 医疗救护组：负责给受伤人员提供紧急救护和医疗支持。

- 后勤保障组：负责保障救援工作所需的人员、物资、设备等。

2. 预案内容- 应急响应：一旦发生岩爆事故，建立应急响应机制，立即启动应急预案，确保迅速、有效的救援工作。

- 事故场景评估：救援小组立即前往事故现场，评估事故场景，了解被困人员和受伤情况。

- 被困人员搜救：组织救援小组进行被困人员搜救工作，采取合适的救援方式和装备，确保被困人员的安全。

- 伤员救护：医疗救护组迅速到达事故现场，对受伤人员进行紧急救护和转运。

- 汇报和通信：通信组通过有效的通信手段，向指挥部提供事故现场实时情况报告，以便指挥部调度和决策。

隧道工程中的岩石爆破技术隧道工程是人类在地下创造通道的一项重要工程，它的建设涉及到许多技术和工艺的应用。

其中，岩石爆破技术是隧道工程中不可或缺的一环。

在本文中，我们将探讨隧道工程中的岩石爆破技术的应用和相关问题。

隧道工程中的岩石爆破技术是指通过爆炸的方式来破坏和清除掉隧道穿越的岩石层。

由于隧道工程通常需要贯穿山脉或高地，而正常的挖掘方式往往不足以应对岩石层的硬度和厚度，岩石爆破技术就成了必不可少的方法。

首先，隧道工程中的岩石爆破技术需要经过严谨的计划和设计。

工程师们需要精确计算爆破的范围和力度，以保证爆炸只会炸碎和清除掉岩石层，而不会给隧道结构带来不可修补的破坏。

他们还需要考虑到隧道周边地质环境的特点，合理预测岩石的性质和行为，以便制定出最优的爆破方案。

其次，隧道工程中的岩石爆破技术需要使用特定的爆破装置和材料。

例如，爆炸剂是岩石爆破中最常用的工具之一。

在选择爆炸剂时，工程师们会根据岩石的硬度和构造选择最合适的类型和规格。

爆炸装置也需要精确控制，以防止误爆或过度破坏。

此外，岩石爆破技术还需要使用钻孔设备和爆破器械，以完成爆破前的准备工作。

岩石爆破的实施过程通常可以分为以下几个步骤：钻孔、装药、引爆。

首先，工程师们会使用钻孔设备在岩石中开凿出一系列的钻孔洞。

钻孔的位置、深度和角度需要根据爆破设计来确定。

然后，在钻孔中装填适量的爆炸剂和引爆装置。

爆炸装置可以是电雷管、火绳或者电子引爆器等。

装填完毕后，工程师们会拉起保护网和遮护物，保护周围环境免受爆炸的冲击。

最后，引爆装置被触发，爆炸冲击波将岩石炸碎。

清理爆破后的碎石，使隧道工程得以继续进行。

然而，隧道工程中的岩石爆破技术也面临着一些挑战和问题。

首先，爆破过程中产生的震动和冲击可能会对周围环境和建筑物造成一定的影响。

因此，工程师们需要采取相应的措施来降低震动和冲击的影响。

例如，他们可以在隧道周围设置振动感应器，实时监测震动情况，并根据监测结果进行调整和改进。

某隧道岩爆段施工预案一、工程概况：某隧道是目前西南地区高速公路最长的隧道，其中左线全长6022米，右线全长6021米。

隧道最大埋深750米，工程地质复杂，分别有Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ类围岩，并有突水、滑坡、煤巷采空区、瓦斯、膏岩、岩爆以及大变形等不良工程地质现象。

本隧道内须家河组砂岩岩石饱和抗压强度多在45~64Mpa间，岩体完整系数多在0.65~0.85间，RQA多在0.75~0.95间，岩体纵波波速多在3500~4500m/s，故可能产生弱岩爆。

二、岩爆风险分析：1.岩爆是岩体中积聚的高弹性应变能一种具有代表性的释放现象，岩爆是突发性的，岩体急剧破坏，岩片由岩体表面上突然飞出，而且大部分发生在掌子面附近和边墙上。

根据设计图纸，G4合同段岩爆段位于ZK26+356~ZK26+765之间，最大埋深536米，因此，本区段为隧道施工岩爆预防的重点。

2.岩爆发生后，可能造成人员伤亡、财物毁坏等。

三、预防重点：1.对员工进行技术交底培训，学习该段施工的技术措施，提高思想安全意识；2.在ZK26+356~ZK26+765段施工，经理部施工员负责洞内该段的现场工作。

四、预防岩爆的保证措施：（一）技术措施：（1）设计措施：隧道开挖78.22m2/m；全断面设置φ22药卷系统锚杆，间距1.2×1.5m，长度2.5m；铺挂φ6.5钢筋网，钢筋网间距15×15cm；C25混凝土厚30cm。

（2）严格按规范和设计施工，满足设计要求。

（3）采用光面控制爆破施工，减少围岩扰动。

（见附页钻爆设计）（4）开挖后对岩面洒水，释放围岩应力。

（5）施工工艺流程：找顶初喷混凝土安装锚杆安装钢筋网喷混凝土打钻放炮洞壁喷水找顶出碴下一循环（二）岩爆预防措施：1.围岩加固措施：（1）喷射混凝土在清除拱顶部位由于岩爆产生的松动石块之后，出碴前先施作喷射混凝土覆盖岩爆坑。

喷射混凝土具有减弱岩爆效果，用来保护施工人员和设备的安全，以防止锚杆之间的岩石碎片飞出，将未清除干净的小块石粘结在一起，以免落下伤人。

浅谈隧道施工中岩爆问题的对策摘要:在隧道施工的过程中,岩爆问题是很有可能出现的问题,其危害也是很大的。

本文首先对在隧道施工过程中的岩爆产生的原因进行分析,然后在此基础上提出预防岩爆问题的措施。

关键词:隧道施工岩爆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,而岩爆就是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。

1 岩爆现象的原因和分析因为岩爆是一种十分复杂的动力失稳现象,导致其发生的因素也就显得极其的错综复杂,但不管在什么样的地下工程中,或多或少都会存在着一些共性的因素会诱发或导致岩爆的产生,比如水文地质,高地应力、施工条件、地层岩性等,这些各不相同的因素在各种地下工程之中或者综合作用,或者某一个因素起着主要的作用,具体的工程实例需要进行针对性的分析和处理。

1.1 岩爆产生的原理岩爆一般是指岩体突然发生破裂,伴有各种各样的声响,并从中飞出大小各异的岩石碎片的一种现象。

发生岩爆的原理,普遍的观点认为是由于在挖掘比较高的地压力作用下的完整岩体的时候突然释放出岩体之中的应变能导致的。

1.2 岩爆产生的条件(1)岩体比较干燥、完整并且具有较高硬度,在很高的应力的作用下,使得岩体本身蕴含了巨大的应变能,这些特征一般在深埋地下的石灰岩、花岗岩、石英岩、玻璃质火山岩等类型的岩石中表现较明显。

(2)深埋中的岩层周围承受着很大的上覆岩石的重量并且受到活动性断层的影响,在挖掘之前有三对压力同时作用在这个单元体,三对压力都是大小相等且方向相反的,从而相互抵消,由此使得该单元体处在了力的平衡作用的状态以及变形运动的相对静止的状态。

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

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。

长大隧道地质 灾害岩爆 的预测及 防治
杨
摘
俊
要： 从岩爆 的烈度等级 角度入 手将 岩爆 进行 了分类 ， 结合 某特长公路 隧道 岩爆 预 测 实例 ， 通过 分析提 出了岩爆防 治
措施， 经采 用取得 了良好 的工程效果 ， 确保 了围岩稳定和施 工安 全。 关键 词 ： 长隧道 ， 特 地质 灾害 ， 岩爆 ， 预测 中图分类号 ：４ ７ ５ Ｕ ５ ． 文献标识 码 ： Ａ

１ 岩 爆概 述
入的挤压应力及 岩体 的 自重 应力 等 的影 响 ， 地应 力较 高 ， 岩性 主
角闪片岩 ， 岩性坚硬 而脆 ， 可能发 生岩爆 。而我 岩爆是在高地应力条件下 ， 隧道等地 下工程洞 室开挖施 工过 要为混合片麻岩 、 们在先期 的西康铁路秦岭 Ｉ， Ⅱ线铁路 隧道在钻 爆施工 过程 中确 程 中， 因开挖卸荷 引起 周边 围岩产 生应 力分异 作用 ， 储存 于硬 脆 实遇到了岩爆 的发 生 。经勘 测及 对秦 岭特 长隧 道的设 计研 究 表 性 围岩中的弹性应 变能 突然释 放且 产生爆 裂松 脱 、 离 、 剥 弹射 甚 明， 岩爆 的发生 主要由地应 力和岩性 两个 因素决定 。而公 路 隧道 至抛掷 性等破坏 现象 的一种 动力失 稳地质 灾 害。终南 山特长 公 中的混合片麻岩属 极硬 岩 ， 石 的弹脆 性和储 能性 能 良好 ， 体 岩 岩 路 隧道横穿 秦岭 山脉 主峰 ， 隧道所经 主峰高程约 ２８２１， 大埋 ０ １最 ７ 受构造 影响轻微 、 岩体完整 ， 满足发生岩爆 的岩性条件 。 深 １８０Ｉ， ０ Ｉ在设计 中距洞 口 ６ｋ ９ｋ Ｔ ｍ一 ｍ最大埋深 范围 内有 Ⅵ类 对 于岩爆的预测重 要 的是必 须结合 工程 勘测 实 际进行 具体 岩爆 出现 。 分析 。如果地质 条件 了解 得 比较详细 ， 又有较 多 的实 测地应 力 资 岩爆现象是在埋 藏深 度大 和地应 力 比较高 的地下 工程 开挖 料， 则可根据地下工 程 围岩 的岩性 和强度 、 室开 挖后可 能 出现 洞 过程 中经常会遇 到 的工程地 质 问题之 一。岩爆 不是岩 质破 坏 或 的应力情况 ， 以及 围岩 的完整 程度 等 ， 出预测判 断 。如 果 没有 做 破损 的体现 ， 而是岩 体 内积 聚 的弹性应 变能 的突 然释放 ， 岩 体 是 实测 的地应力 资料 ， 则可 以从 以下几 方 面做 出估 计 ， 预测 可 能 出 应力超过极 限 ， 具有爆裂和弹射岩 石的现象 。岩爆 会引 起围岩 呈 现岩爆 的部 位 ， 采取必要 的防护措施 。 片状削落 ， 响围 岩 的稳定 性 ， 坏施 工 机械设 备 ， 成 人 员 伤 影 破 造 １ 地形条件 。地应 力 与地形 有关 ， 般是埋 深 愈大 ， ） 一 地应 力 亡 。为此 ， 对在隧道开挖过程中是否发生 岩爆和可 能在 哪些部位 愈大 。在平缓 山头下 ， 垂直地应力接 近上覆 岩石 的重量 。斜 坡地 发生岩爆做 出预 测和 判断 ， 并制 定必要 的 防治措施 ， 维持 围 岩 对 形则不然 ， 直应力应考虑大于上 覆岩石 的重量 。在 山坡坡 脚处 垂 稳定和施工安全 十分重要 。 还要注意沟谷地形 引起 的应力 集中问题。 岩爆根据烈度等级 可分 为轻微 岩爆 、 中等 岩爆 、 烈岩 爆和 强 ２ 构造情 况 。地 震 区和 构 造活 动 区的 地应 力 一般 要 大些 。 ） 剧烈岩爆 四种类型 。 水平地应力大时 ， 垂直应力可能相应 增大 。洞 室轴线垂 直于构 造 １ 轻微 岩爆 ： ） 新开 挖岩 壁有 噼啪声 响 ， 岩石劈 裂成 板片 状或 主应力布置时 ， 比平行 主应 力方 向布置时开挖周边应力大 。 透镜状 ， 厚度一 般小 于 １ ｍ。岩片松脱坠落 ， ０ｃ 岩爆 坑深数厘 米至 ３ 隧道开挖情况。平行两隧道 问的岩体 、 ） 隧道从 两头开挖 接 十几厘 米 ， 时仅 有岩石 爆落 引起 的新鲜 破裂 面 ， 坑沿 隧道 轴 近贯通的部位 ， 有 爆 都是应力集 中较大的点 ， 易于发生岩爆。

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。

隧道施工中的岩爆风险预测与管控隧道施工是现代城市建设中不可或缺的一环，但在施工过程中，岩爆风险往往会给工人的生命安全和工程进度带来巨大威胁。

因此，预测和管控岩爆风险成为隧道施工中的重要任务之一。

隧道施工中的岩爆风险预测是通过现场勘探、地质分析和工程技术手段来确定隧道地质结构的稳定性和岩体的强度，以预测可能发生的岩爆现象。

这需要结合多种因素，如地质条件、地下水位、孔隙水压力、岩体应力状态等进行综合分析。

首先，为了准确预测岩爆风险，施工前的地质勘探是必不可少的一步。

地质勘探可以获取隧道沿线的岩土样本，并进行物理力学性质测试。

通过分析岩土样本的断裂性质、孔隙率、弹性模量等指标，可以评估岩体的稳定性和潜在的岩爆风险。

其次，地质分析是岩爆风险预测中的关键环节。

根据地质学理论，通过对岩体构造、岩层性质、断层分布等进行分析，可以了解岩体的力学性质和应力条件。

同时，对地下水位、水质等进行监测，了解地下水对岩体稳定性的影响。

这些信息的综合分析可以提供岩爆风险的有效预测依据。

在施工过程中，工程技术手段可以有效地降低岩爆风险。

例如，采用先进的爆破技术和支护方法，可以减小岩爆的概率。

合理设置爆破参数、控制爆破序列以及加强支护措施，可以有效降低岩爆风险。

此外，合理安排施工进度，采取预防性措施，如岩体加固、水强制排除等，也可以有效降低岩爆风险。

岩爆风险的管控需要综合运用地质学、工程学、爆破学等多学科的知识。

隧道施工中的岩爆风险预测和管控需要专业人员进行综合分析和判断。

同时，应建立健全的监测体系，及时分析和评估岩体变形和水压力变化等数据，及时调整和采取措施，保障施工安全。

总之，隧道施工中的岩爆风险预测与管控是一项复杂且关键的工作。

通过地质勘探、地质分析和工程技术手段的综合应用，可以准确预测岩爆风险，并通过合理选择爆破参数、支护措施等降低岩爆概率。

除此之外，对施工过程进行全程监测和分析，及时调整措施，也是有效的岩爆风险管控手段。

岩爆的影响因素分析与预测孙旭宁1赵国斌2，3张国泉4（1 武警水电第二总队第七支队，江西鹰潭3350002 中国科学院地质与地球物理研究所，中国科学院工程地质力学重点试验室，北京，1000293 中水北方勘测设计研究有限责任公司，天津，3002224武警水电第二总队第七支队，江西鹰潭335000）摘要岩爆是一种地下工程建设过程中常见的地质灾害现象。

对发生岩爆的工程实例进行研究分析，是对岩爆问题进行充分认识的基础。

文章总结了国内外部分工程实例岩爆发生情况，分析了影响岩爆的主要因素和部分特征，并通过对齐热哈塔尔引水隧洞支洞施工过程中岩爆的发生特征分析，对引水隧洞主洞的岩爆发生情况进行了预测，并认为，工程施工过程中要不断的认识和总结岩爆的发生规律将更有利于岩爆的预测与预防。

关键词岩爆岩性地应力构造埋深地下水齐热哈塔尔1 引言地下工程建设过程中遇到的高地应力、高埋深、高外水压力等复杂的工程地质环境，使隧洞的设计与施工遇到很多复杂的工程地质问题，诸如岩爆、高地温、突涌水等，此类地质灾害的发生具有不可预测性，突发性，强破坏性等特点，严重影响隧洞的施工进展。

这些问题中，岩爆的发生及其造成的恶劣后果较为突出。

岩爆是具有大量弹性应变能储备的硬脆性岩体，在开挖过程中，引起地应力分异、围岩应力跃升及能量进一步集中，在围岩应力作用下产生的张～剪脆性破坏，并伴随声响和震动，而消耗部分弹性应变能的同时，剩余能量转化为动能，使围岩由静态平衡向动态失稳发展，造成岩片（块）脱离母体，获得有效弹射能量，猛烈向临空方向抛（弹、散）射为特征，是经历“劈裂成板—剪切成块—块片弹射”渐进过程的动力破坏现象[1]。

岩爆灾害是地下工程中比较常见的地质灾害之一，它的发生不仅严重威胁施工人员及设备的安全、影响施工进度，而且还会造成超挖、初期支护失效，严重时还会诱发地震[2]。

岩爆发生的影响因素包括岩性、岩体结构、地应力条件、地下水状态、施工方法等。

刍议公路隧道岩爆预测和防治是1.公路隧道岩爆预测某特长公路隧道具有如埋深大、地应力高等特点。

其岩性坚硬并且较脆，这就决定了其岩爆的可能性大大增加。

在现场勘测的基础上，结合对该特长隧道特点的分析，可以得出岩爆的两个决定性因素包括地应用及岩性。

岩性条件指的是储能性能优良的弹脆性岩体，隧道初始应力条件最好是地应力较高。

在该项目中，混合片麻岩属极硬岩，各项指标满足上述分析的岩爆条件，因此发生岩爆的可能性较大。

根据施工经验以及本区域其它工程相关研究成果，在本试验段，最大主应力角度近90度，最大主应力的值，地应力较高。

最大水平主应力为N34W左右，应力值约12.0MPa～28.0MPa，这一结果和隧道轴线大致相同，这充分说明隧道所受的力主要来自重应力，水平侧压力影响不大。

根据相关的研究成果以及具体的实践经验，可以将该特长公路隧道岩爆发生的临界条件用下式表示：式中：Rc-岩石的单轴抗压强度，MPa；Rt一岩石的单轴抗拉强度，MPa：Wet磷厂岩石的弹性能量指数，MPa；σt隧道洞壁最大切向应力，MPa，σt=3（σ1～σ3）；kv一岩体的完整性系数。

根据岩体及岩块纵波速计算结果，同时结合有关测试结果，可以得出公路隧道可能发生的岩爆等级在轻微至中等之间。

如果围岩内部发生的爆裂声响较为清脆，岩爆力学机制表现为压致拉裂型破坏类型，多平行洞壁发生且仅涉及表层岩体，岩爆岩块以薄片状、透镜状、板状等形状爆裂剥离下来；如果围岩内部发生的爆裂声响较为沉闷并且浑浊，则岩爆力学机制主要表现为剪切拉裂型破坏，具有新鲜的楔形、弧形断口，它持续时间较长且具有累进性发育特征，破坏性较大。

2.有限元分析利用数值计算的方法可以对岩爆进行较为精确的预测，可以为实践提供良好的理论指导。

在该隧道中，岩性以混合花岗岩、混合片麻岩为主。

在隧道开挖中，由于隧道上相关部位的受力更加复杂，同时由于铁路隧道的施工，岩爆发生的可能性大大增加。

为了施工安全，提早作好预防措施。

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, R c/σmax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: R c-岩石饱和抗压强度(MP a); σmax-垂直于隧洞轴线方向的最大初始应力(MP a)。

（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。

作者简介 ： 志仁 （９ １）男 ， 金 １６ ・， 湖南 益阳人 ， 教授 ， 研究方 向为岩土工程和工程管理 （ ｍ ｉ ｊ ｚ ９１ ２ ．ｏ ） Ｅ ａ：ｉ ｒ ６＠１６ ｃｒ ｌ ｎ１ ｎ
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法 ， 于 弹性力 学原 理 推导 了洞周 切 向应力 的 基
２ 岩爆 的主要影 响因素
２ １ 岩石 抗 压强 度 ．
岩石 抗压 强 度是 反 映岩石 性质 的 一个 重要 指
计算公式 ， 确定 了其 中的应力等效系数 Ｏ ｇ 。采用 ｌ ｓｅｓ 爆 判 据 ， 合大 广 南 高 速 公路 鄂赣 隧 ｛ ｓｎｅ岩 ｕ 结
（） １
地壳 中任 意一点 的 自重应力 等 于单位 面积 的
上覆 岩层 的重 量 ， 即 ｏ ＝Ｈ ｒ Ｔ （） ５
式 中 ， （０ ５ ）＝， ｋ 。。其 中 ， ／ ・ ｄ－ ｄ ， ＝Ｐ Ｄ ， 和 ｋｄ Ｄ分别 为尺寸 效应 和形 状效应 修 正系数 。
金志仁 ， 徐文胜２ 范海波２ 王元汉 ， ，
（． １ 湖南城市学 院 ２ 华 中科技 大学 ．
摘
土木 工程学院 ， 南 湖
益 阳 ４ ３０ ； １０ ０ 武 汉 ４ ０７ ） ３０ ４
土木工程与力学学 院 ， 湖北
要： 岩爆是高地应力 条件下隧道及地 下洞室 开挖中 围岩 因卸荷 而发生 的岩片爆 裂松脱 、 落 、 剥 弹射 的地质
１ 岩 爆 形 成 机 制
地下岩体承受 自重应力和水平应力而保持平
衡 ， 下洞 室 开挖是 围岩 的一个 卸荷 过程 ， 地 引起洞

岩爆及其预测方法摘要：岩爆是一种地质灾害，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。

岩爆的发生是突发性的，岩体急剧破坏，岩片由岩体表面上突发性的飞出，极大地威胁着地下工程施工人员和设备的安全。

文章主要介绍了岩爆预测及防治措施，可供地下工程设计和施工人员参考。

岩爆的现场预测1地形地貌分析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。

这种预报方法是最直接的，也是最有效的。

3钻屑法（岩芯饼化法）这种方法是通过对岩石钻孔进行，可在进行超前预报钻孔的同时，对钻出的岩屑和取出的岩芯进行分析；对强度较低的岩石，根据钻出岩屑体积大小与理论钻孔体积大小的比值来判断岩爆趋势。

在钻孔过程中有时还可以获得如爆裂声、磨察声和卡钻现象等辅助信息来判断岩爆发生的可能性。

4地温法采用红外线测温仪，若地温接近正常埋深地温，说明地下水渗流弱，围岩干燥无水，则产生岩爆的可能性较大。

以上几种方法在实际施工过程中要综合应用，相辅相成互相印证，方能对岩爆的发生进行准确的预报。

岩爆防治措施1改善围岩应力这种方法主要是降低围岩应力是围岩应力小于围岩强度，避免岩爆的发生。

在施工中主要采取如下措施：（1）在洞身开挖爆破时，采用“短进尺、多循环”，采用光面爆破技术，尽量减少对围岩的扰动，改善围岩应力状态。

①选择合适的开挖断面形式，也可改善围岩应力状态。

隧道岩爆及大变形的综合集成预测分析摘要：岩爆与大变形是隧道工程施工中的需要进行考虑的重要问题，与隧道工程的岩体结构和应力作用有很大的关系。

进行隧道岩爆以及大变形的综合集成预测分析，有利于提高隧道工程的施工工艺水平与质量效果。

本文将应用数值模拟方法，以某隧道工程大埋深环境下围岩应力分布特征为例，通过模拟分析，对于该隧道工程施工中可能发生的围岩大变形以及岩爆部位进行预测分析。

关键词：隧道施工岩石爆破应力分布大变形爆破位置效果预测某隧道工程为该地区二级公路的重要隧道工程施工标段，隧道全长约为4000多米，净宽约9米，净高约7.6米，是一个双向行驶的越岭特长人字坡单洞两车道隧道工程。

在进行该隧道工程施工中，由于隧道施工地段位于盆地边缘的山区地形中，该地区的地质结构岩层活动强烈，以溶蚀高中山地形为主，山顶与山谷地区的高度落差值比较大，约在1100米到1800米之间，隧道施工地区的山岭地势走向与该地区的主要地质结构走向一致，该地区地形的主要地质结构走向为NWW向，地质结构的最大主应力分布方向为NEE向，与隧道工程的洞轴线趋于平行，隧道工程中围岩结构的应力作用方向与隧道洞壁相垂直。

如下图1所示，为该隧道工程的地质岩层结构分布示意图。

本文将结合该隧道工程的大埋深环境下围岩应力分布特征，应用数值模拟方法进行隧道工程大埋深环境下的围岩应力特征模拟分析后，对于隧道爆破施工中的围岩大变形以及岩爆部位进行综合集成预测分析。

1、隧道岩层大变形与数值模拟分析研究在上述隧道工程中，由于特殊的地质结构与环境特征，在进行隧道开挖掘进施工中，存在有一组软岩地质结构施工底层，由于软岩岩层本身的岩层强度比较小，因此，在进行该段特殊地质岩层结构的隧道掘进施工中，需要对于岩层的大变形问题进行分析，并通过数值模拟对于岩层大变形程度进行预测，以保证特殊岩层地质的隧道工程施工质量。

如下表1所示，为该隧道工程软岩岩层的岩体强度参数表。

表1 某隧道工程软岩岩层的岩体强度参数表在进行该软岩岩层地段的隧道掘进施工中，施工埋深设置在350米到800米之间，工程施工中岩体结构的最大主应力在12.03 Mpa到25.72 Mpa之间，岩体结构的垂直应力为10.41 Mpa到22.36 Mpa，水平应力作用为6.93 Mpa到15.93 Mpa，根据这一特殊地质结构岩层隧道工程施工中的埋深情况与应力作用大小，结合上表1所示某隧道工程软岩岩层的岩体强度参数值，在进行该隧道工程施工中，由于施工埋深设置比较大，并且地质结构应力作用也相对较大，而岩层结构中的岩体强度比较小，岩层软弱性比较高，因此，施工中需要对于岩层的大变形可能性进行模拟和预测分析。