加強(qiáng)對巖爆發(fā)生機(jī)理防治措施研究,消除巖爆危害

5.11加強(qiáng)對巖爆發(fā)生機(jī)理防治措施研究，消除巖爆危害。5.11.1巖爆分類（1）破裂松脫型：圍巖成塊、板、鱗片狀爆裂，爆裂聲響微弱，偶爾可聽見劈劈啪啪響聲，彈射距離很小，在頂板巖爆塊主要是墜落，在底板巖爆塊堆積在原處。如我國南盤江天生橋水電站引隧道，其圍巖為灰?guī)r、白云巖，巖爆表現(xiàn)為以下特征：①爆裂聲微弱，彈射很小，在施工噪聲干擾情況下，很少聽見巖爆聲響，偶爾聽見劈劈啪啪聲，不干脆的劈柴撕裂聲、冰層開裂聲，頂板巖爆片自然落下，部分地段有彈射現(xiàn)象，底板巖爆片仍堆積在原處。②巖爆在隧洞橫斷面上具對稱性。③巖爆多數(shù)發(fā)生在距掌子面4～10m的洞壁上，少數(shù)發(fā)生在掌子面上。巖爆活躍期為0.5～數(shù)小時，持續(xù)時間24小時，以后一般不再發(fā)生新的爆裂，僅少數(shù)地方一個月后仍見脫塊現(xiàn)象。④巖爆破裂坑分為三種類型：A零星巖爆，面積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大面積巖爆，寬3～4m，長（指沿洞線方向）10～20m；C連續(xù)巖爆寬2～3m，長度大于10m，長達(dá)100～150m，在洞壁左上方及右下方各形成一條長溝，沿洞線方向的延續(xù)性在溶洞，斷層等地質(zhì)體前中斷。⑤爆裂坑深度受圍巖應(yīng)力和強(qiáng)度控制，在厚層塊狀、整體狀白云巖洞段，巖石單軸抗壓強(qiáng)度達(dá)100～120Mpa。巖體初始地應(yīng)力雖達(dá)31Mpa，爆裂坑深度僅為0.5～0.8m，在角礫狀灰?guī)r洞段，由于角礫狀灰?guī)r中有方解石細(xì)脈穿插，巖體初始應(yīng)力25Mpa，巖爆坑深度達(dá)1.5～2.0m。當(dāng)薄層～中厚層泥質(zhì)條帶灰?guī)r（含炭質(zhì)）層面平行洞壁最大切應(yīng)力時，巖爆深度亦很大，達(dá)1～2m。⑥距大溶洞、暗河、斷層帶18～30m范圍內(nèi)無大量巖爆產(chǎn)生，但小規(guī)模零星巖爆可以出現(xiàn)在膠結(jié)好的斷層帶及溶蝕裂隙旁邊。（2）爆裂彈射型：巖片彈射及巖粉噴射，爆裂聲響如槍聲，彈射擊巖片最大不超過1/3m3，有5～10cm直徑者、拳頭大小者、粉末煙霧者。危害主要為彈射巖片傷人，對機(jī)械和隧道無多大影響。實例：成昆線關(guān)村壩隧道巖爆多在隧道施工爆破后一小時內(nèi)發(fā)生，巖爆地點主要在新開挖的工作面，發(fā)生前連續(xù)發(fā)出“劈啪”響聲。巖爆的巖塊成片狀彈射或剝離，彈射距離一般2～3m，射擊出來巖塊多為中間厚、周邊薄的菱片，開始拳頭大小，速度很快，后漸為蠶豆般碎石四散彈射，有巖粉尾隨出現(xiàn)，如煙霧狀，發(fā)生巖爆的洞壁巖面一般光滑平整。（3）爆炸拋石型：巨石拋射，聲響如炮彈，拋石體積數(shù)立米至數(shù)十立米。拋射距離數(shù)米至一、二十米，拋石對機(jī)械支撐有損害，但震動不造成大的損害。如日本新清水隧道，開挖期劇烈，持續(xù)2～3月。（4）沖擊地壓型：（煤礦）（5）遠(yuǎn)圍巖地震型：（6）斷裂地震型：5.11.2產(chǎn)生巖爆的條件。（1）巖石應(yīng)力≥巖石強(qiáng)度，發(fā)生巖爆其應(yīng)力變化過程從放炮前的應(yīng)力（小于強(qiáng)度）達(dá)到破壞應(yīng)力（其值等于巖石強(qiáng)度，而不是大很多）。（2）破裂片具有足夠的彈射引發(fā)力。5.11.3巖爆的預(yù)測。（1）巖體初始應(yīng)力量測，方法包括套鉆法、水力破裂法、聲發(fā)射法等。（2）地質(zhì)分析法：①巖體初始應(yīng)力為構(gòu)造殘余應(yīng)力與自重應(yīng)力疊加，從大地構(gòu)造運(yùn)動分析高的構(gòu)造應(yīng)力位于地殼運(yùn)動活動區(qū)域或某些古老地塊。②某些上升劇烈、河谷深切、剝蝕作用強(qiáng)的地區(qū)。③地形地貌分析法分析多數(shù)在高山峽谷地區(qū)，谷地應(yīng)力高度集中區(qū)域。④巖石抗壓抗拉強(qiáng)度，有效彈射能測試。⑤鉆孔中巖芯出現(xiàn)餅化現(xiàn)象。5.11.4巖爆防治措施（1）改善圍巖應(yīng)力：①開挖時采用短進(jìn)尺、多循環(huán)；②選擇合適洞形，改善圍巖應(yīng)力狀態(tài)；③超前鉆孔釋放應(yīng)力。（2）改變圍巖性質(zhì)通過超前鉆孔向圍巖注水（煤礦多用）。（3）加固圍巖：采用錨噴支護(hù)噴鋼纖維砼、鋼支撐對開挖的洞壁進(jìn)行加固及掌子面超前錨桿、超前小導(dǎo)管預(yù)加固。（4）防護(hù)措施：利用鋼絲網(wǎng)、尼龍網(wǎng)攔擋巖爆飛石，對機(jī)械加焊鋼板防護(hù)，人員穿戴鋼盔、防彈衣。（5）躲避：巖爆一般在爆破后一小時比較猛烈，在該時間段內(nèi)采用停工躲避措施。5.12加強(qiáng)對圍巖大變形機(jī)理與預(yù)測防治措施研究，減少大變形對工程進(jìn)展影響。5.12.1大變形形成機(jī)制及分類。高地應(yīng)力是產(chǎn)生大變形的主導(dǎo)因素，同時還與地層的巖性、隧道斷面大小與形狀、支護(hù)強(qiáng)度與剛度有關(guān)。分為兩類：一是開挖形成的應(yīng)力重分布超過圍巖強(qiáng)度發(fā)生塑性化，如果介質(zhì)變形緩慢，屬于擠出（變形立即發(fā)生的，就是巖爆），主要取決于巖石強(qiáng)度和覆蓋層厚度（地應(yīng)力）。二是巖石中某些礦物和水反應(yīng)發(fā)生膨脹。同時也可按受控條件分為受圍巖巖性條件控制的大變形、受圍巖結(jié)構(gòu)控制的大變形和受人工擾動影響變形三類。5.12.2監(jiān)測與預(yù)報。采用位移計、斷面儀對圍巖收斂變形和圍巖內(nèi)部位移進(jìn)行量測，同時開展錨桿軸力、鋼拱架應(yīng)力量測，對隧道初始地應(yīng)力及二次應(yīng)力場進(jìn)行量