苍岭特长隧道施工岩爆预测及防治技术

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。

苍岭隧道施工中岩爆理论预测研究汪　波　何　川(西南交通大学地下工程系　成都　610031)摘　要　文章以在建的苍岭隧道为研究对象,主要对隧道在施工前后的K97+500～K98+060段进行理论上的岩爆预测研究;施工前,采用有限元分析手段模拟隧道的实际开挖方式,考虑开挖后洞周应力的最不利状态对该段岩爆状况进行首次岩爆理论预测;施工中,在对隧道开挖段已产生的岩爆规模不断拟合研究的基础上,获得更加符合现场实际的地应力场资料后,再次对掌子面前方未开挖段的岩爆状况进行更加准确的二次岩爆预测预报。

关键词　隧道　岩爆　数值分析　理论预测1　引言众多的地下工程中,深埋长隧道以其埋藏深、延伸长、工程地质问题较多,而成为建设中的控制性工程;因其多穿越巨大山岭,交通条件较差,岩石露头较少,而成为地下洞室中最为隐蔽、最难以评价和预测预报的工程地质问题。

而岩爆作为深埋长大隧道的重大工程地质问题之一,也越来越受到人们的关注。

目前对于岩爆的研究理论较多,但基于岩爆理论及岩爆破坏机制而提出的各种理论预测方法,在工程应用中尚存在困难,而在施工过程中,对岩爆又常要求一些具体的、切实可行的预测预报方法、指标和岩爆的防治对策[1]。

因此,本文针对在建中的苍岭隧道施工过程中岩爆预测问题进行探讨,并用以指导施工。

苍岭隧道位于浙江省台缙高速公路上,最高海拔1076m,地形自然坡度45260°,局部山体陡峭,植被发育。

设计为分离式单向双车道,双线全长15141m,其中左洞7536m,起止点桩号为K94+760～K102+296;右洞7605m,起止点桩号为K94+ 760～K102+365;两洞轴线间距42m,隧道净宽9.75m,净高5.0m。

穿越主要以熔结凝灰岩为主的Ⅳ类、Ⅴ围岩和4条断层破碎带。

隧道按新奥法设计和施工,开挖方式采用全断面开挖,两头掘进方式,开挖过程中见轻微———中等岩爆发生。

为了充分保证施工的安全性,对苍岭隧道施工过程中进行岩爆预测研究将具有重大的指导意义。

隧道岩爆的防治技术和施工措施定义：岩爆是高地应力区的地下工程在开挖过程中或开挖完毕后，围岩因开挖卸荷发生脆性破坏而导致储存于岩体中的弹性应变能突然释放且产生爆裂松脱、剥落、弹射甚至抛掷现象的一种动力失稳地质灾害。

现场岩爆照片岩爆引起的初喷砼脱落岩爆的防治技术主动方法1、改变围岩性质（1）向工作面及洞壁喷高压水；（2）超前钻孔高压注水使围岩软化。

2、改善围岩应力条件（1）短进尺、多步开挖，控制光面爆破减少应力集中；（2）钻爆法施工，释放岩体内应力；（3）纵向切槽法;（4）洞壁钻孔和超前钻孔应力解除法；（5）超前钻孔松动爆破应力解除法。

被动方法围岩加固措施，及时支护（1）及时支护，减少岩体暴露时间和面积；（2）喷锚＋钢筋网、必要时加钢支撑支护，喷钢纤维混凝土，可屈服膨胀锚杆（3）掌子面施设膨胀锚杆以防止坍塌。

利用可屈服型膨胀锚杆和喷钢纤维混泥土稳定掌子面左掌子面钻孔应力解除法右采用曲面掌子面改善围岩受力状态超前钻孔松动爆破应力解除法岩爆地段施工措施1、在可能发生岩爆的隧道中施工，应遵守“短进尺，多循环”的原则，具体应符合下列要求:（1）采用短进尺,一般情况下,每循环进尺宜控制在1.0～1.5m，最大不得大于2.0m；（2）采用光面爆破技术，使隧道周边圆顺，降低岩爆发强度；（3）采用网喷钢纤维混凝土；（4）施作超前锚杆，对于岩爆强烈的开挖面，可采用超前锚杆，对开挖面前方的围岩进行锁定；（5）在拱部及两侧边墙布置预防岩爆的短锚杆，该锚杆长度宜为2m左右，间距宜为0.5～1.0m,并宜与钢纤维喷射混凝土联合使用，形成喷锚加固作用。

2、隧道施工中，一旦发生岩爆，应立即采取下列处理措施：（1）彻底停机待避，同时进行工作面的观察记录，如岩爆的位置、强度、类型、数量以及山鸣等；（2）在工作面、边墙和拱部，每一循环内进行2～3次找顶；（3）采用能及时受力的摩擦型锚杆（水胀式锚杆）；（4）采用喷射钢纤维混凝土，厚度宜为5～8mm；（5）当用台车钻眼，岩爆的强度在中等以下时，可在台车及装碴机械、运输车辆上加装防护钢板,避免岩爆弹射出的块体伤及作业人员和砸坏施工设备。

岩爆隧道施工安全技术与风险控制一、风险分析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。

岩爆多发生在埋藏很深、整体、干燥和质地坚硬的岩层中。

常见的岩爆大多发生在隧道顶部或拱腰部位为新开挖的工作面附近，一般在开挖后几个小时内发生，也有的在开挖后较长时间内才发生。

岩爆的发生没有明显征兆，无空响的岩石一般认为不会发生掉落，但也可能突发坍塌，掉落的石块通常是中间厚、边缘薄、不规则的片状石块。

岩爆与断层、节理构造密切相关，当掌子面与断裂或节理走向平行时，极容易触发岩爆。

岩体中节理密度和张开度对岩爆有明显的影响。

掌子面岩体中有大量岩脉穿插时，也可能发生岩爆。

在我国，曾多次发生岩爆事故。

例如，2013年10月9日16时35分左右，云南省贡山县独龙江公路隧道内发生岩爆事故，造成岩石坍塌，3名施工人员不幸被坠落的岩石砸伤，由于伤势过重，经全力抢救无效不幸遇难。

相比于一般的隧道施工，岩爆隧道施工还具有如下主要风险：（1）强烈岩爆地段，若不采用即时受力锚杆并同时挂设钢筋网或柔性防护网，无法对岩石进行锚固等作用，极易发生岩爆落石而造成施工人员伤亡。

（2）若爆破方法选择不当，隧道周壁不圆顺，使得应力易集中，从而导致岩爆。

（3）若采用人工喷射混凝土，可能使作业人员遭到塌方落石伤害。

（4）施工机械操作部位前若无防护，作业人员易被岩爆弹射出的岩块砸伤。

二、风险控制重点（1）严防未及时施作即时受力锚杆、未及时挂设钢筋网或柔性防护网的不安全行为。

（2）杜绝不采用控制爆破（须采用光面爆破或预裂爆破技术）的不安全行为，杜绝装药量过大的不安全行为。

（3）人工喷射混凝土时，杜绝人身安全防护措施不到位的不安全状态。

（4）严防施工机械重要部位无防护钢板的不安全状态。

三、风险控制技术措施（1）隧道施工中可能发生岩爆时，应对开挖工作面前方的围岩特性、水文地质情况等进行预测、预报。

2024年隧道施工岩爆应急预案____年隧道施工岩爆应急预案一、前言随着现代社会的快速发展，隧道建设变得尤为重要。

然而，隧道施工中的岩爆事故给工人的生命和财产安全带来了严重威胁。

为了确保工人的安全，我们制定了隧道施工岩爆应急预案，以应对可能发生的岩爆事故。

二、岩爆的概念与特征岩爆是指在岩土工程施工过程中，由于应力作用下的岩石爆裂产生能量的释放。

岩爆具有突然性、破坏性和广泛性的特点，可能导致人员伤亡和设备损坏。

三、隧道施工岩爆应急预案的目标1. 保障工人的生命安全；2. 确保施工设备的安全运行；3. 减少岩爆事故造成的经济损失。

四、应急预案的组织机构与职责安排1. 应急指挥部：负责协调应急救援工作、指导和监督现场应急救援行动；2. 技术专家组：负责现场情况评估、风险分析和应急措施制定；3. 应急救援队伍：负责应急救援工作，包括人员搜救、伤员救治、设备拆除等；4. 监控与通信组：负责监控现场情况、传达指挥部指令和保障通信畅通。

五、应急预案的具体内容1. 预防措施（1）加强岩体勘察与预测，分析岩石的稳定性和岩层的压力状态。

（2）合理设计施工方案，减少对岩体的冲击和破坏。

（3）采取防护措施，如搭设防爆网、加固支撑等，减少岩层的塌方和喷射。

2. 监测与预警（1）设置岩爆监测系统，实时监测岩体变化和压力情况。

（2）建立岩爆预警机制，及时发出预警信号，通知工人撤离现场。

3. 应急响应（1）发生岩爆事故后，立即启动应急预案，通知相关部门和人员。

（2）指挥部成立应急救援队伍，赶赴现场进行抢救和救援工作。

（3）指挥部与现场人员保持通讯畅通，及时了解现场情况并下达应急指令。

（4）现场人员进行人员搜救、伤员救治、设备拆除等工作，并确保自身安全。

4. 救援与恢复（1）救援工作结束后，对现场进行清理和修复，确保通行畅通。

（2）对受伤人员进行妥善治疗和护理，尽力挽救生命。

（3）组织事故调查，总结经验教训，提出改进建议，避免类似事故再次发生。

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。