隧道巖爆的全面解析（上）

隧道發生了巖爆，為確順利施工，結合隧道開挖對巖爆的防治經驗，現對巖爆的產生條件特點以及巖爆的現場預測預報和防護措施交底如下，請現場領工員和施工人員參考。

巖爆產生條件   

①近代構造活動山體內地應力較高，巖體內儲存著很大的應變能。   

②圍巖新鮮完整，裂隙極少或僅有隱裂隙，屬堅硬脆性介質，能夠儲存能量，而其變形特性屬于脆性破壞類型，應力解除后，回彈變形很小。  

③具有足夠的上覆巖體厚度，一般均遠離溝谷切割卸荷裂隙帶埋藏深度多大200m 

④無地下水，巖體干燥；   

⑤開挖斷面形狀不規則，造成局部應力集中。  

⑥在溶孔較多的巖層里，則一般不會發生巖爆。

巖爆的特點  

①在未發生前，并無明顯的征兆，雖經過仔細尋找，并無空響聲，一般認為不會掉落石塊的地方，也會突然發生巖石爆裂聲響，石塊有時應聲而下有時暫不墜下。

②巖爆發生的地點多在新開挖的工作面附近，個別的也有距新開挖工作面較遠，常見的巖爆部位以拱部或拱腰部位為多；巖爆在開挖后陸續出現，多在爆破后的2～3小時，24小時內最為明顯，延續時間一般1～2個月，有的延長1年以上，事前一般無明顯預兆。

③巖爆時圍巖破壞的規模，小者幾厘米厚，大者可多達幾十噸重。石塊由母巖彈出，小者形狀常呈中間厚、周邊薄、不規則的片狀脫落，脫落面多與巖壁平行。

④巖爆圍巖的破壞過程，一般新鮮堅硬巖體均先產生聲響，伴隨片狀剝落的裂隙出現，裂隙一旦貫通就產生剝落或彈出，屬于表部巖爆；在強度較低的巖體，則在離隧洞掌子面以里一定距離產生造成向洞內臨空面沖擊力量最大，這種巖爆屬于深部沖型。

巖爆的現場預測預報

1、地形地貌地質分析法   

認真查看其地形地貌，對該區的地形情況有一個總體的認識，在高山峽谷地區，谷地為應力高度集中區，另外根據地質報告資料初步確定輔助洞施工期間可能遇到的地應力集中和地應力偏大的地段。  依據地質理論，在地殼運動的活動區有較高的地應力，在地區上升劇烈，河谷深切，剝蝕作用很強的地區自重應力也較大。

2、AE法（聲發射法）   

AE法主要利用巖石臨近破壞前有聲發射現象這一結果，通過聲波探測器對巖石內部的情況進行檢測，該方法的基本參量是能率E和大事件數頻度N，它們在一定程度上反映出巖體內部的破裂程度和應力增長速度。這種預報方法是最直接的，也是最有效的。

3、鉆屑法（巖芯餅畫法）   

這種方法是通過對巖石鉆孔進行，可在進行超前預報鉆孔的同時，對鉆出的巖屑和取出的巖芯進行分析；對強度較低的巖石，根據鉆出巖屑體積大小與理論鉆孔體積大小的比值來判斷巖爆趨勢。在鉆孔過程中有時還可以獲得如爆裂聲、磨察聲和卡鉆現象等輔助信息來判斷巖爆發生的可能性。  

4、地溫法

采用紅外線測溫儀，若地溫接近正常埋深地溫，說明地下水滲流弱，圍巖干燥無水，則產生巖爆的可能性較大。 以上幾種方法在實際施工過程中要綜合應用，相輔相成互相印證，方能對巖爆的發生進行準確的預報。

巖爆防治措施  

1、改善圍巖應力

這種方法主要是降低圍巖應力是圍巖應力小于圍巖強度，避免巖爆的發生。在施工中主要采取如下措施：

在洞身開挖爆破時，采用“短進尺、多循環”，采用光面爆破技術，盡量減少對圍巖的擾動，改善圍巖應力狀態。  選擇合適的開挖斷面形式，也可改善圍巖應力狀態。應力解法：通過打設超前鉆孔或在超前鉆孔中進行松動爆破，在圍巖內部造成一個破壞帶，即形成一個低彈區，從而使動壁和掌子面應力降低，使高應力轉移至圍巖深部，施工時可在掌子面上打設5～6個超前鉆孔，深15～20m左右，既可以起到超前鉆探地質的作用，又可以起到釋放掌子面應力的作用。超前鉆孔的布臵形式及參數與地質預測預報孔相同。

2、改善圍巖性質 

在施工過程中，可采取對工作面附近隧道巖壁噴水或鉆孔注水來促進圍巖軟化，從而消除或減緩巖爆程度。但這種方法在隧道施工 中一般對隧道圍巖的穩定有一定的影響。

3、對圍巖進行加固  

 改善掌子面及1～2倍洞徑洞段內圍巖的應力狀態，由于支護的作用不但改變了應力大小的分布，而且還使洞壁從單維應力狀態變為三維應力狀態。  擬采用的加固辦法有：錨桿和超前錨桿支護、錨噴砼支護、鋼纖維噴砼支護、鋼支撐，二次襯砌。這種方法是施工中最為常用的，因此施工過程中，在易發生巖爆的地段，要采取錨桿、超前錨桿支護、錨噴砼支護、鋼纖維噴砼支護、鋼支撐等多種支護方法有效的組合在一起來防止巖爆的發生。