第26讲高地应力(岩爆)硬岩地质PPT课件
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第八章 不良和特殊地质地段隧道施工
• 不良地质施工概述 • 富水断层破碎围岩 • 膨胀性和挤压性围岩
•
• 岩溶地质 • 高地应力硬岩(岩爆)地质 • 煤系地层
• 隧道施工坍方处理措施
整体 概述
一 请在这里输入您的主要叙述内容
二
请在这里输入您的主要 叙述内容
三 请在这里输入您的主要叙述内容
第六节 高地应力(岩爆)硬岩地质
防治措施：可停止施工作业，退后100 m待避，可设法远
距离向岩爆区岩面喷射水，待岩爆缓解，基本无岩爆迹象 后进行找顶，撬除已松裂的岩片、岩块，进行喷混凝土。 随后在岩爆区钻孔安装锚杆、挂网喷混凝土。
•较强型岩爆
迹象：一般发生在距工作面8 m～50 m的范围内。除有中
等强度的岩爆迹象外，主要特征：从岩爆开始，约l h-2 h 后，岩爆变剧，声音也较响，可听到岩体内部岩石因断裂 而发出的“嘣、嘣、嘣 ”类似闷炮声响，爆裂下来的岩片 也比较大，厚约10 cm～15 cm以上，长×宽约为60 cm×25 cm以上，最大的岩块将近1m ，爆下来岩石量也较多。一 般达到5~6 m3以上，最大时达到10 m3以上。个别片状岩块 由于受挤压破坏掉下后呈微拱形状；有时岩块在脱离母岩 的瞬间发生爆裂，呈粉碎状弹射下来；有时拌有“嘣嘣” 的巨晌，表面上看起来岩体较完整，其实内部已爆裂，敲 击岩面可听到空响声；在现场还可以看至4在两节理面交 接处岩石受挤压破坏成粉碎现象。
四、岩爆预测
➢岩爆的现场预测
•钻屑法
钻屑法是通过向岩体钻小直径钻孔，根据钻孔过 程中单位孔深排粉量的变化规律和打钻过程中各种 动力现象，了解岩体应力集中状态，达到预报岩爆 的目的。
强度较低的岩体在岩爆危险地段打钻时，钻孔排 粉量剧增，最多可达正常值10倍以上，一般认为排 粉量为正常值的2倍以上时，即有发生岩爆的危险。
(2)岩爆时，岩块自洞壁围岩母体弹射出来，一般呈 中厚边薄的不规则片状。
(3)岩爆发生的地点，多在新开挖工作面及其附近。
三、岩爆产生的机理
➢岩石的全应力——应变曲线
σ C
f1 f2 S1
S2 P
O
E
N
ε
三、岩爆产生的机理
➢岩爆产生机理
•应力重新分布必然会使围岩中产生应力集中 •围岩产生拉—— 剪破坏
当岩石临近破坏之际，A—E(微震)噪音读数迅速 增加，如果地音探测器平均噪音读数大于预定的目 标，就意味着有岩爆来临。
四、岩爆预测
➢岩爆的现场预测
•电磁辐射监测预报法
依据完整煤(岩)压缩变形破坏过程中，弹性范围 内不产生电磁辐射，峰值强度附近的电磁辐射最强 烈，软化后无电磁辐射的原理，采用特制的仪器， 现场监测煤(岩)体变形破裂过程中发出的电磁辐射。 脉冲 信号，通过数据处理和分析研究，来预报煤 (岩)爆。
一、岩爆的概念
埋深较深的隧道工程，在高应力、脆性岩体中， 由于施工爆破扰动原岩，岩体受到破坏，使掌子面 附近的岩体突然释放出潜能，产生脆性破坏，这时 围岩表面发生爆裂声，随之有大小不等的片状岩块 弹射剥落出来，这种现象称之岩爆。
二、隧道内岩爆的特点
(1)岩爆在未发生前并无明显的预兆(虽然经过仔细 找顶并无空响声)。
•较强型岩爆
防治措施：停止施工作业，退后200 m待避待 岩爆自然缓解后，用机械手找顶，撬除松裂岩 石．及时喷钢纤维混凝土。在边墙及拱部成放 射状倾斜向岩体内部钻孔．并向孔内灌高压水， 使岩体有一定程度软化，加快围岩内部的应力 释放 随后安装锚杆、挂钢筋网，喷钢纤维混凝 土。
•强烈型岩爆
迹象：除较强型岩爆所述现象之外，岩爆发生将更频繁，岩爆下来
强度较高的岩体通过岩心柄化现象判断。
五、岩爆发生的判据
岩爆发生的基本条件： (1)岩石单轴抗压强度 >60~80MPa； (2)岩质与岩性：坚硬、脆性；
(3)岩体结构：完整或基本完整； (4)地应力场应力值； (5)岩爆发生与坑道轮廓平整度有关。
六、岩爆的防治措施
➢基本方法 •强化围岩，出发点是给围岩一定的径向约束，使围 岩的应力状态较快地从平面转向三维应力状态，以 达到延缓或抑制岩爆发生的目的。
f2
C
f1
WETsp/st
Φst
WET 2
无岩爆 0.05Rb O
2WET5 中、低烈度岩爆
Φsp E
WET 5
严重岩爆
P Nε
四、岩爆预测
➢岩爆预测的主要判据 •岩性判据
L/Cks
•临界深度判据
Hcr0.3(31R84b(1))
四、岩爆预测
➢岩爆的现场预测
•微震法(A-E法)
Acoustic—Emission方法，又称为亚声频探测法 或声发射法。
➢岩爆产生条件
•内因——决定因素 ❖地层的岩性条件 ❖地应力
•外因——诱导因素 爆破震动
四、岩爆预测
➢岩爆预测的主要判据
•Russenes判据
ma/xc0.2
Biblioteka Baidu
无岩爆
0.2ma /xc0.3 弱岩爆
0.3ma/x c0.55中岩爆
ma/xc0.55 强岩爆
四、岩爆预测 σ ➢岩爆预测的主要判据 (0.7~0.8)Rb •能量判据
•弱化围岩，目的是改变岩石的物理力学性质，降低 岩石的脆性和储存能量的能力。或是解除能量，使 能量向有利的方向转化和释放。
弱化围岩的主要措施是注水、超前预裂爆破、排孔 法、切缝 法等。
六、岩爆的防治措施
➢防治措施
•强化围岩，出发点是给围岩一定的径向约束，使围 岩的应力状态较快地从平面转向三维应力状态，以达 到延缓或抑制岩爆发生的目的。 如喷混凝土或喷钢纤维混凝土、锚杆加固、锚喷支护、 锚喷网联合、钢支撑网喷联合或紧跟混凝土衬砌等。
•弱化围岩，目的是改变岩石的物理力学性质，降低 岩石的脆性和储存能量的能力。或是解除能量，使能 量向有利的方向转化和释放。 如注水、超前预裂爆破、排孔法、切缝法等。
•中等型岩爆
迹象：距掌子面约1～3倍洞径范围内，爆破后10 min~20
min，将听到岩体外露面岩体爆裂的声音，声音与前者相 比偏大且频率偏高。紧接着垂直于岩体节理面的方向将发 生弹射的岩片。伴随着可听到类似打枪“啪、啪、啪 ” 的响声，随后在1min～2 min以内将发生岩块爆裂坠落现 象，这时爆下来的岩块相对来说较厚较大，厚度一般达10 cm以上，长×宽达40 × 10 cm2以上，一般为长条片状型， 这种现象有时持续几分钟，有时持续1 h~2 h。
• 不良地质施工概述 • 富水断层破碎围岩 • 膨胀性和挤压性围岩
•
• 岩溶地质 • 高地应力硬岩(岩爆)地质 • 煤系地层
• 隧道施工坍方处理措施
整体 概述
一 请在这里输入您的主要叙述内容
二
请在这里输入您的主要 叙述内容
三 请在这里输入您的主要叙述内容
第六节 高地应力(岩爆)硬岩地质
防治措施：可停止施工作业，退后100 m待避，可设法远
距离向岩爆区岩面喷射水，待岩爆缓解，基本无岩爆迹象 后进行找顶，撬除已松裂的岩片、岩块，进行喷混凝土。 随后在岩爆区钻孔安装锚杆、挂网喷混凝土。
•较强型岩爆
迹象：一般发生在距工作面8 m～50 m的范围内。除有中
等强度的岩爆迹象外，主要特征：从岩爆开始，约l h-2 h 后，岩爆变剧，声音也较响，可听到岩体内部岩石因断裂 而发出的“嘣、嘣、嘣 ”类似闷炮声响，爆裂下来的岩片 也比较大，厚约10 cm～15 cm以上，长×宽约为60 cm×25 cm以上，最大的岩块将近1m ，爆下来岩石量也较多。一 般达到5~6 m3以上，最大时达到10 m3以上。个别片状岩块 由于受挤压破坏掉下后呈微拱形状；有时岩块在脱离母岩 的瞬间发生爆裂，呈粉碎状弹射下来；有时拌有“嘣嘣” 的巨晌，表面上看起来岩体较完整，其实内部已爆裂，敲 击岩面可听到空响声；在现场还可以看至4在两节理面交 接处岩石受挤压破坏成粉碎现象。
四、岩爆预测
➢岩爆的现场预测
•钻屑法
钻屑法是通过向岩体钻小直径钻孔，根据钻孔过 程中单位孔深排粉量的变化规律和打钻过程中各种 动力现象，了解岩体应力集中状态，达到预报岩爆 的目的。
强度较低的岩体在岩爆危险地段打钻时，钻孔排 粉量剧增，最多可达正常值10倍以上，一般认为排 粉量为正常值的2倍以上时，即有发生岩爆的危险。
(2)岩爆时，岩块自洞壁围岩母体弹射出来，一般呈 中厚边薄的不规则片状。
(3)岩爆发生的地点，多在新开挖工作面及其附近。
三、岩爆产生的机理
➢岩石的全应力——应变曲线
σ C
f1 f2 S1
S2 P
O
E
N
ε
三、岩爆产生的机理
➢岩爆产生机理
•应力重新分布必然会使围岩中产生应力集中 •围岩产生拉—— 剪破坏
当岩石临近破坏之际，A—E(微震)噪音读数迅速 增加，如果地音探测器平均噪音读数大于预定的目 标，就意味着有岩爆来临。
四、岩爆预测
➢岩爆的现场预测
•电磁辐射监测预报法
依据完整煤(岩)压缩变形破坏过程中，弹性范围 内不产生电磁辐射，峰值强度附近的电磁辐射最强 烈，软化后无电磁辐射的原理，采用特制的仪器， 现场监测煤(岩)体变形破裂过程中发出的电磁辐射。 脉冲 信号，通过数据处理和分析研究，来预报煤 (岩)爆。
一、岩爆的概念
埋深较深的隧道工程，在高应力、脆性岩体中， 由于施工爆破扰动原岩，岩体受到破坏，使掌子面 附近的岩体突然释放出潜能，产生脆性破坏，这时 围岩表面发生爆裂声，随之有大小不等的片状岩块 弹射剥落出来，这种现象称之岩爆。
二、隧道内岩爆的特点
(1)岩爆在未发生前并无明显的预兆(虽然经过仔细 找顶并无空响声)。
•较强型岩爆
防治措施：停止施工作业，退后200 m待避待 岩爆自然缓解后，用机械手找顶，撬除松裂岩 石．及时喷钢纤维混凝土。在边墙及拱部成放 射状倾斜向岩体内部钻孔．并向孔内灌高压水， 使岩体有一定程度软化，加快围岩内部的应力 释放 随后安装锚杆、挂钢筋网，喷钢纤维混凝 土。
•强烈型岩爆
迹象：除较强型岩爆所述现象之外，岩爆发生将更频繁，岩爆下来
强度较高的岩体通过岩心柄化现象判断。
五、岩爆发生的判据
岩爆发生的基本条件： (1)岩石单轴抗压强度 >60~80MPa； (2)岩质与岩性：坚硬、脆性；
(3)岩体结构：完整或基本完整； (4)地应力场应力值； (5)岩爆发生与坑道轮廓平整度有关。
六、岩爆的防治措施
➢基本方法 •强化围岩，出发点是给围岩一定的径向约束，使围 岩的应力状态较快地从平面转向三维应力状态，以 达到延缓或抑制岩爆发生的目的。
f2
C
f1
WETsp/st
Φst
WET 2
无岩爆 0.05Rb O
2WET5 中、低烈度岩爆
Φsp E
WET 5
严重岩爆
P Nε
四、岩爆预测
➢岩爆预测的主要判据 •岩性判据
L/Cks
•临界深度判据
Hcr0.3(31R84b(1))
四、岩爆预测
➢岩爆的现场预测
•微震法(A-E法)
Acoustic—Emission方法，又称为亚声频探测法 或声发射法。
➢岩爆产生条件
•内因——决定因素 ❖地层的岩性条件 ❖地应力
•外因——诱导因素 爆破震动
四、岩爆预测
➢岩爆预测的主要判据
•Russenes判据
ma/xc0.2
Biblioteka Baidu
无岩爆
0.2ma /xc0.3 弱岩爆
0.3ma/x c0.55中岩爆
ma/xc0.55 强岩爆
四、岩爆预测 σ ➢岩爆预测的主要判据 (0.7~0.8)Rb •能量判据
•弱化围岩，目的是改变岩石的物理力学性质，降低 岩石的脆性和储存能量的能力。或是解除能量，使 能量向有利的方向转化和释放。
弱化围岩的主要措施是注水、超前预裂爆破、排孔 法、切缝 法等。
六、岩爆的防治措施
➢防治措施
•强化围岩，出发点是给围岩一定的径向约束，使围 岩的应力状态较快地从平面转向三维应力状态，以达 到延缓或抑制岩爆发生的目的。 如喷混凝土或喷钢纤维混凝土、锚杆加固、锚喷支护、 锚喷网联合、钢支撑网喷联合或紧跟混凝土衬砌等。
•弱化围岩，目的是改变岩石的物理力学性质，降低 岩石的脆性和储存能量的能力。或是解除能量，使能 量向有利的方向转化和释放。 如注水、超前预裂爆破、排孔法、切缝法等。
•中等型岩爆
迹象：距掌子面约1～3倍洞径范围内，爆破后10 min~20
min，将听到岩体外露面岩体爆裂的声音，声音与前者相 比偏大且频率偏高。紧接着垂直于岩体节理面的方向将发 生弹射的岩片。伴随着可听到类似打枪“啪、啪、啪 ” 的响声，随后在1min～2 min以内将发生岩块爆裂坠落现 象，这时爆下来的岩块相对来说较厚较大，厚度一般达10 cm以上，长×宽达40 × 10 cm2以上，一般为长条片状型， 这种现象有时持续几分钟，有时持续1 h~2 h。