高地应力

2、调整围岩加应力状态，消除或减轻岩爆：①喷洒 高压水：爆破后立即向工作面及附近洞壁岩体喷 洒高压水，喷洒范围延长到离工作面100m处，施 作锚杆时，再利用锚杆孔向岩体深处洼水，以增 强岩体的塑性，减弱岩体的脆性，经常保持岩体 的潮湿状态，可降低岩爆的强烈程度。②超前应 力解除：在强烈岩爆区，可在隧道两侧拱脚附近 打地应力释放孔，孔深3.0m，间距0.5~1.0m，拱 部则以0~10的仰角打超前应力释放孔，孔径 42mm以上，孔深根据钻机性能，尽可能加深， 使前方拱部围岩的高地应力提前释放。 使用岩台车施工时，在掌子面周边拱线处钻两 排4.5m~5m深的炮眼，炮眼间距50cm，外插用 30度左右，间隔装药，引爆后在拱部2~3m以上的 岩体内部形成一个爆破松动圈，截断岩体内部应 力的集中，使岩体本身形成一个保护层。
高地应力现象
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岩芯饼化现象。 岩爆。（图1） 探硐和地下隧道洞地洞壁产生剥离，岩体锤 击为嘶哑声并有较大变形。 岩质基坑底部隆起、剥离以及回弹错动现象。 （图2） 野外原位测试测得的岩体物理力学指标比实 验室岩块试验结果高。（图3）
图1
图2 2
图3
高地应力区域隧道施工
研究高地应力应注意的问题
（一）关于岩体的浅塑状态
可以通过莫尔强度包络线来判断岩石（体）发生 何种破坏及形式。若应力圆位于莫尔包络线以内， 岩体处于弹性状态并不发生破坏；若二者相交或是 相切，则岩体出现塑性状态或断裂状态。 当 σ v = σ H ，应力状态所构成的应力圆只是横坐标 轴上的一点，在这种应力状态下，岩体单于永远呈 稳定状态，不会破坏。 我们把初始应力状态下岩体单元处于稳定（弹性 状态而一旦开挖就会处于塑性（破坏）状态的岩体， 称为岩体浅塑状态。
二、软岩变形的预测及施工措施： 软岩变形的预测及施工措施
高地应力区段的隧道围岩类别较低时，易发生塌方及软岩塑 性大变形等变形破裂现象，可建立一套围岩变形跟踪监测系 统，来了解和判定围岩是否有大变形现象，这个系统由长度 分别为3.5m、3m、2m、1m、0.2m、3.5m元根Φ22的钢筋 简易位移传递杆组成，钢筋用锚固剂固结在孔底。由于离开 挖洞越高，其变形越小，较3.5m传递杆或视为座标杆，通过 定时测量它与其他不同深度的传递杆间的相对位移，可以得 到围岩不同深度的经向位移，再辅以其他常规量测平段得出 的数据，作为判定围岩是否发生变形的依据。 在施工中，除减轻爆破对围岩的扰动，利用喷、锚网、钢栅 等强支护手段加强支护外，提前释放应力，根据量测结果及 时施作二次衬砌，并封闭成环，都有利于隧道的安全施工。
用应力圆和莫尔包络线判断岩体是否破坏或 进入塑性状态
（二）处理高地应力的岩石力学原则
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及早发现，及早作出对应措施和准备工作。 及早降低应力，释放能量。具体做法是：在开 挖面上及时打超前密集小孔；或从开挖面内向 内钻孔和在一定深度内放炮，在一定范围内形 成破碎带，降低洞周的应力。
另外采用线孔爆破减少一次装药量拉大不同部位的炮眼的管段信间隔从而延长爆破时间减少爆破动应力声的叠加降低岩爆的频率和强度衬砌工作紧跟开挖工序减少岩层暴露时间有利于减少岩爆的发高地应力区段的隧道围岩类别较低时易发生塌方及软岩塑性大变形等变形破裂现象可建立一套围岩变形跟踪监测系统来了解和判定围岩是否有大变形现象这个系统由长度分别为35m3m2m1m02m35m元根22的钢筋简易位移传递杆组成钢筋用锚固剂固结在孔底
研究高地应力问题的必要性
研究高地应力本事就是岩石力学的基本任务。 岩体的本构关系、破坏准则以及岩体中应力 传播规律都要受到地应力大小的变化而变化。 随着采矿深度的增加、我国中西部的开发， 尤其是水电工程建设，在高地应力地区出现 特殊的地压现象，给岩体工程稳定问题提出 了新课题。
高地应力对隧道工程造成的灾害最典型为： 对硬脆性岩体而言为岩爆对软岩则为洞室 大变形。
高地应力隧道施工技术
高工103 组员：姜勇、袁思阳、李锐、姚定 波、陈飞
高地应力
不同国家对高地应力的定义是很悬殊的. 国内一般岩体工程以初始地应力在 20-30MPa为高地应力(大于800米深)。 高地应力不仅仅跟埋深有关，因为地应力受 重力，构造作用等多种因素影响。仅看埋深 说明不了问题，一般高地应力区有岩爆，岩 芯饼化等现象。还可以根据实测数据确定地 应力高低。
高地应力区域的隧道施工，易发生塌方和岩 爆等变形破裂现象，当围岩类别较高，质地 坚硬、干燥无水时，极易发生岩爆，当围岩 类别较低时，易发生软岩变形并引起塌方。 不过需要注意的是在软质岩层也有可能发生 岩爆
一、岩爆的预测及施工措施： 岩爆的预测及施工措施
（一）、预测 1、地质预报：当隧道埋深较大时，每一开挖循环结 束后，进行一次地质调查，绘制开挖工作面的地质 素描图和地质展示图，根据地质调查结果，进行地 质预报。 2、岩体二次应力场现场测试：采用钻孔应力解除和 应力恢复测试方法，分段对洞壁及掌子面现场测定 围岩表层岩体二次应力场。同时进行现场岩石点荷 载强度试验，利用洞壁切向应力洞壁岩石单轴抗压 强度Rb来预报岩爆和判定等级。

爆破后岩体松动层
预裂孔 装药孔 隧道
根据岩爆稳定，大多数隧道断面都形成了一种不规 则的梯形，因此，将隧道洞室直接开挖成不规则梯 形的断面开头，也有得于防止岩爆。另外，采用线 孔爆破，减少一次装药量，拉大不同部位的炮眼的 管段信间隔，从而延长爆破时间，减少爆破动应力 声的叠加，降低岩爆的频率和强度衬砌工作紧跟开 挖工序，减少岩层暴露时间，有利于减少岩爆的发 生。
（二）施工措施： 1、施工支护和安全防护： 增设临时防护设施，对靠近开挖工作面，易发生岩爆区 段的主要施工机械安装防护网和防护棚架，施工人员配发 钢盔和防弹背心，掌子面加挂钢丝网。 根据地质预报和现场测试结果分析，对可能发生岩爆地 段喷钢纤维砼，钢纤维掺量5%左右，喷层厚度8~10cm， 对于轻微光爆可能效预防，以确保表层能够承受较大变形 而不改开裂。 对于中等岩爆地段，采用锚杆加固岩体，同时改变洞壁 岩体的应力状态，改变岩爆的触发条件，控制岩爆发生的 前两阶段的发展，从而防止岩爆的发生。锚杆施作应及时， 长度为2.5m左右，间距视现场民政部而定，在中等和强烈 岩爆区，除了安装系统锚杆外，再配合网喷或喷钢纤维砼 等综合防治手段，以控制岩爆的强烈程度，当岩爆特别严 重时，增加钢拱架支护，拱架之间用Φ22钢筋焊连并焊接 到锚杆外露外露端上。