加强对岩爆发生机理防治措施研究,消除岩爆危害

5.11加强对岩爆发生机理防治措施研究，消除岩爆危害。5.11.1岩爆分类（1）破裂松脱型：围岩成块、板、鳞片状爆裂，爆裂声响微弱，偶尔可听见劈劈啪啪响声，弹射距离很小，在顶板岩爆块主要是坠落，在底板岩爆块堆积在原处。如我国南盘江天生桥水电站引隧道，其围岩为灰岩、白云岩，岩爆表现为以下特征：①爆裂声微弱，弹射很小，在施工噪声干扰情况下，很少听见岩爆声响，偶尔听见劈劈啪啪声，不干脆的劈柴撕裂声、冰层开裂声，顶板岩爆片自然落下，部分地段有弹射现象，底板岩爆片仍堆积在原处。②岩爆在隧洞横断面上具对称性。③岩爆多数发生在距掌子面4～10m的洞壁上，少数发生在掌子面上。岩爆活跃期为0.5～数小时，持续时间24小时，以后一般不再发生新的爆裂，仅少数地方一个月后仍见脱块现象。④岩爆破裂坑分为三种类型：A零星岩爆，面积0.5×0.5～2×2m2，零星分布在洞壁上（仍位于左上方及右下方）；B大面积岩爆，宽3～4m，长（指沿洞线方向）10～20m；C连续岩爆宽2～3m，长度大于10m，长达100～150m，在洞壁左上方及右下方各形成一条长沟，沿洞线方向的延续性在溶洞，断层等地质体前中断。⑤爆裂坑深度受围岩应力和强度控制，在厚层块状、整体状白云岩洞段，岩石单轴抗压强度达100～120Mpa。岩体初始地应力虽达31Mpa，爆裂坑深度仅为0.5～0.8m，在角砾状灰岩洞段，由于角砾状灰岩中有方解石细脉穿插，岩体初始应力25Mpa，岩爆坑深度达1.5～2.0m。当薄层～中厚层泥质条带灰岩（含炭质）层面平行洞壁最大切应力时，岩爆深度亦很大，达1～2m。⑥距大溶洞、暗河、断层带18～30m范围内无大量岩爆产生，但小规模零星岩爆可以出现在胶结好的断层带及溶蚀裂隙旁边。（2）爆裂弹射型：岩片弹射及岩粉喷射，爆裂声响如枪声，弹射击岩片最大不超过1/3m3，有5～10cm直径者、拳头大小者、粉末烟雾者。危害主要为弹射岩片伤人，对机械和隧道无多大影响。实例：成昆线关村坝隧道岩爆多在隧道施工爆破后一小时内发生，岩爆地点主要在新开挖的工作面，发生前连续发出“劈啪”响声。岩爆的岩块成片状弹射或剥离，弹射距离一般2～3m，射击出来岩块多为中间厚、周边薄的菱片，开始拳头大小，速度很快，后渐为蚕豆般碎石四散弹射，有岩粉尾随出现，如烟雾状，发生岩爆的洞壁岩面一般光滑平整。（3）爆炸抛石型：巨石抛射，声响如炮弹，抛石体积数立米至数十立米。抛射距离数米至一、二十米，抛石对机械支撑有损害，但震动不造成大的损害。如日本新清水隧道，开挖期剧烈，持续2～3月。（4）冲击地压型：（煤矿）（5）远围岩地震型：（6）断裂地震型：5.11.2产生岩爆的条件。（1）岩石应力≥岩石强度，发生岩爆其应力变化过程从放炮前的应力（小于强度）达到破坏应力（其值等于岩石强度，而不是大很多）。（2）破裂片具有足够的弹射引发力。5.11.3岩爆的预测。（1）岩体初始应力量测，方法包括套钻法、水力破裂法、声发射法等。（2）地质分析法：①岩体初始应力为构造残余应力与自重应力叠加，从大地构造运动分析高的构造应力位于地壳运动活动区域或某些古老地块。②某些上升剧烈、河谷深切、剥蚀作用强的地区。③地形地貌分析法分析多数在高山峡谷地区，谷地应力高度集中区域。④岩石抗压抗拉强度，有效弹射能测试。⑤钻孔中岩芯出现饼化现象。5.11.4岩爆防治措施（1）改善围岩应力：①开挖时采用短进尺、多循环；②选择合适洞形，改善围岩应力状态；③超前钻孔释放应力。（2）改变围岩性质通过超前钻孔向围岩注水（煤矿多用）。（3）加固围岩：采用锚喷支护喷钢纤维砼、钢支撑对开挖的洞壁进行加固及掌子面超前锚杆、超前小导管预加固。（4）防护措施：利用钢丝网、尼龙网拦挡岩爆飞石，对机械加焊钢板防护，人员穿戴钢盔、防弹衣。（5）躲避：岩爆一般在爆破后一小时比较猛烈，在该时间段内采用停工躲避措施。5.12加强对围岩大变形机理与预测防治措施研究，减少大变形对工程进展影响。5.12.1大变形形成机制及分类。高地应力是产生大变形的主导因素，同时还与地层的岩性、隧道断面大小与形状、支护强度与刚度有关。分为两类：一是开挖形成的应力重分布超过围岩强度发生塑性化，如果介质变形缓慢，属于挤出（变形立即发生的，就是岩爆），主要取决于岩石强度和覆盖层厚度（地应力）。二是岩石中某些矿物和水反应发生膨胀。同时也可按受控条件分为受围岩岩性条件控制的大变形、受围岩结构控制的大变形和受人工扰动影响变形三类。5.12.2监测与预报。采用位移计、断面仪对围岩收敛变形和围岩内部位移进行量测，同时开展锚杆轴力、钢拱架应力量测，对隧道初始地应力及二次应力场进行量