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重庆陆家岭隧道岩爆工程地质特征分析与防治措施研究摘要：根据在重庆陆家岭隧道施工中发生的岩爆，通过现场地质观测资料，具体地分析了其形成的规模、位置、诱发因素以及地质条件，从地质工程的角度，对岩爆发生地段隧道的岩石组成、地质构造、地应力特征以及地下水情况进行了探讨，发现在陆家岭隧道施工中发生岩爆的岩石具有岩体结构面发育适中、弹性模量大、P波波速高、地质构造简单、现代水平构造应力强且主压应力轴σ1大角度相交于隧道中轴线和地下水不发育的特征，并在此基础上，提出了掌子面喷水、布设释放地应力锚杆、减少隧道壁聚能结构等有效的岩爆防治措施。
关键词：隧道工程；岩爆；工程地质特征；防治措施；陆家岭隧道引言岩爆是在高地应力条件下进行隧道施工的过程中，围岩因开挖卸荷导致洞壁应力分异，岩体内部原先储存的弹性应变能突发性地急剧释放出来，使隧道围岩产生爆裂松脱、剥落、弹射甚至抛掷的一种动力失稳的地质现象，是一种高地应力区常见的工程地质灾害，对于隧道施工的人员和设备均造成了直接威胁。
因此，详细研究发生在陆家岭隧道施工中的岩爆，总结其发生发展的规律并提出相应的防治措施，对于保证隧道施工的安全，进一步探索岩爆地区工作方法都有一定的理论参考价值[1～5]。
2陆家岭隧道岩爆发生的工程地质特征陆家岭隧道位于重庆东南部地区，是重庆—宜昌高速公路西段重要工程，起止桩号：ZK113+485～ZK119+865，中心桩号ZK116+175，全长6 380 m，隧道进口标高1 063.63 m，出口标高1 020.12 m，成洞洞径15 m，隧道埋深120～600 m。
施工地区为中低山和丘陵地区，最大海拔1 876 m，地形自然坡度35°～65°，局部山体陡峭，植被发育。
隧道围岩主要是上侏罗统熔结凝灰岩，岩石致密坚硬，完整性好，呈块状镶嵌～大块砌体结构，局部有少量结构面或贯通性微张节理，风化程度低，地下水贫乏，不发育。
自2003年11月开始施工以来，先后在隧道7个区段的拱顶和边墙发生了93次岩爆，具体发生岩爆位置及次数见图1。
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。
深埋长隧洞岩爆微震监测、预警与防控技术探讨摘要：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变化，原先储存的弹性应变能突发性急骤释放，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。
也是深埋隧洞开挖过程中典型高应力硬岩挤压破裂局部集中化诱致的次生地质灾害，岩爆具有很强的突发性、随机性和危害性。
随着埋深的增加和地应力水平的增高，岩体所赋存的地质环境更为复杂，开挖诱发的岩爆灾害更加突出、严重，给深埋隧洞工程设计、施工与运行等带来极大的安全隐患。
关键词：深埋；预警与防控1前言当高地应力硬岩区地下洞室开挖后，围岩往往呈现变形小而破裂多的现象。
轻微岩爆特征是围岩表层呈零星爆裂脱落、剥落状，爆坑深度小于0.3m，对施工影响较小；中等岩爆特征是围岩呈较严重的爆裂脱落、剥落状，具少量弹射，有一定持续时间，影响深度0.3～1.0m，对施工有一定影响；强烈岩爆特征是围岩大片爆裂脱落、具强烈弹射，破坏范围和块度大，影响深度1.0～3.0m，对施工影响大；极强岩爆特征是围岩大片严重爆裂，大块岩片出现剧烈弹射，震动强烈，破坏范围和块度大，影响深度大于3.0m，严重影响工程施工。
为此，开展岩爆微震监测、预警与防控技术可实时监测隧道开挖过程中岩体破裂的时空分布及演化特征，是目前深部硬岩工程岩爆监测与预警的主要有效的技术手段。
通过岩爆微震监测预警可以提前预警岩爆等级，根据预警结果，采取工程措施，降低岩爆风险，进而保障施工安全与施工进度。
2 岩爆微震监测预警的目的（1）岩爆是深埋隧洞开挖过程中典型高应力硬岩挤压破裂局部集中化诱导的次生地质灾害，它具有很强的突发性、滞后性、延续性、衰减性、位置性。
随着隧洞埋深的增加和地应力水平的增高，岩体所赋存的地质环境更为复杂，开挖诱发的岩爆灾害更加突出，给深埋隧洞工程设计、施工与运行等带来了极大的挑战。
①岩爆突发性：岩爆现象是一种高应力能量的突然释放，在发生前没有明显的预兆。
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。
1岩爆的定义针对埋深相对偏大的隧道工程，在脆性岩体以及高应力下，考虑到施工爆破对于原岩的扰动，岩体受到了破坏，就会让掌子面附近岩体释放出潜能，这个时候，围岩的表面就会有爆裂声出现，随之，就会有大小不等的片状岩块被剥落，这就是岩爆。
有时候，岩爆出现相对频繁，但是有时候在持续一定时间之后，又会小时。
岩爆不但会影响施工进度，同时还会威胁施工设备以及作业人员安全，直接增加工程造价。
2岩爆的特征隧道埋深较大，区域应力场较高，隧道可能发生岩爆。
岩爆发生的时间多在爆破后2小时至3小时之内，位置多为拱腰和拱顶部位，岩爆时，石块由母岩弹出，常呈中间厚、周边薄、不规则的片状。
将岩爆分为四个级别，分别为：轻微岩爆（Ⅰ）、中等岩爆（Ⅱ）、强烈岩爆（Ⅲ）、剧烈岩爆（Ⅳ）各级岩爆特征见表1。
3奔中山一号隧道岩爆的总体施工方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（控制开挖周边眼间距，提高残眼保存率，降低石质应力集中几率），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（对轻、中、重度岩爆均适用）。
岩爆段工程措施主要为：弱岩爆采用喷砼、钢筋网及砂浆锚杆加强支护；中等岩爆采用喷钢纤维砼、钢筋网及涨壳式中空注浆锚杆加强支护；强烈岩爆采用喷钢纤维砼、钢筋网、涨壳式中空注浆锚杆、超前锚杆及拱墙格栅钢架加强支护，并施作超前应力孔；岩爆段同时辅以加深炮眼、掌子面洒水、高压注水等措施进行综合整治。
4岩爆的预测关于对岩爆强度进行预判，目前国内尚无统一标准，暂按下表进行岩爆强度预判。
（表2）①地形地貌分析法及地质分析法。
针对这一段地形地貌进行认真检查，这样就可以对地形有总体的认识。
在高山峡谷区域，谷地属于应力高度集中的区域，另外，通过地质报告，就可以将应力集中以及盈利偏大的区域确定。
按照地质相关的理论，在地壳运动的活动区域，其本身的地应力偏高，在地区上升剧烈，并且河谷深切，存在较强剥蚀的区域，其本身的自重应力较大。
深埋特长隧道岩爆防治技术研究摘要:本文在掌握高应力隧道围岩在开挖过程中的岩爆特征对深埋特长隧道施工的影响的基础上，借鉴国内外深埋特长隧道施工经验，针对锦屏二级水电站深埋特长辅助洞施工中高应力岩爆关键难题开展研究，提出了应力解除爆破和柔性支护相结合的防治措施，解决了辅助洞施工中高应力岩爆技术难题并对总结了相关经验。
关键词：超前预报;深埋特长隧道;高应力岩爆;应力解除Pick to: this article in high stress rock burst characteristics in the process of tunnel surrounding rock during excavation of deep buried tunnel construction, on the basis of the influence of deep buried tunnel construction experience, at home and abroad for reference, in view of the silk screen embedded special auxiliary hole secondary hydropower station construction high stress rock burst key problem research, puts forward the prevention and control of stress relief blasting and the combination of flexible supporting measures, solved the difficult problem auxiliary hole construction technology of high stress rock burst and sums up the experience.Key words: advanced prediction; Deep buried tunnel; High stress rock burst; Stress relief1工程概况锦屏水电枢纽工程辅助洞位于雅砻江干流锦屏大河湾上，是锦屏二级水电站辅助洞的勘探洞、试验洞和施工辅助洞，也是锦屏一级和二级水电站重要的交通和运输通道，全长17.5km，分为A洞和B洞，间距为35m，具体布置情况见图1-1。
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。
