岩爆模拟试验及岩爆机理研究
岩爆发生机理及防治措施
岩爆发生机理与治理措施 摘要：岩爆是深埋长大隧道的主要地质灾害之一，目前基于岩爆发生机理和治理方式国内外专家都提出了不少理论方法，但用于生产实践时都遇到或多或少的问题。内外相关文献资料的基础上，笔者通过两年多来在岩爆洞段的 施工经验，并查阅国对岩爆的发生机理和防治对策进行探讨。 关键词：深埋长隧道断裂型岩爆应力型岩爆水胀式锚杆爆破应力释放孔1、岩爆发生机理 岩爆是高地应力地区岩石地下工程中的一种常见灾害。它常常表现为声响、片状剥落、严重照片帮和岩爆性的坍塌，有的伴的声响及岩片弹射、能量猛烈释放、洞室豁然破坏，往往给人员、机械设备和建筑的安全带画巨大的损失。在地下洞室的修建过程中，由于开挖使地应力重新分布，围岩应力集中，在洞壁平行于最大初始应力σ1的部位，切向应力梯度显著增大，洞壁受压导致垂直洞壁方向产生张应力。这种应力的作用不断增强，首先产生环向的张裂或劈裂，进而发生剪切破坏。一旦岩块被剪断，且又具有较高的剩余能量时，致使岩块发生弹射，完成弹性势能到动能的转换，形成岩爆。岩爆的发生有外部和内部两方面的原因。其外因在于：岩体中蓄存有高地应力，特别是地下洞室的开挖改变了岩体内存的力学环境，其内因是岩石矿物结构密度、坚硬度较高，一般发生岩爆的岩石单轴搞压强度均在120Mpa以上，内因和外因同时成立是即发生岩爆。 2、岩爆的分类 根据对辅助洞1000多米的岩爆洞段的观察分析，可将岩爆划分为应力型岩爆和断裂型岩爆，应力型岩爆主要发生在围岩结构完整，无贯穿性结构面的岩层中，岩石的主应力达到40%岩石单轴抗压强度以上，岩爆表现形式以片状剥落为主，并伴有声响及岩片弹射，一般破坏性不大；断裂型岩爆主要发生在岩石结构完整，并伴有贯穿性结构面或断层的岩体中，岩体的应力主要集中在贯穿性结构面附近，往往岩体内的最大主应力大于或接近岩石单轴抗压强度，主要表现形式为突发性的震动，并伴有强烈的响声，在有相交结构面的围岩中往往还因岩爆震动引起大规模的坍塌，破坏性较大。对辅助洞施工安全造成严重威胁的极强岩爆多属于断裂型岩爆，从本质上讲，岩爆的发生并不是洞周高应力直接作用结果，而是开挖面附近某一范围内存在的断裂构造在高应力作用下发生破坏（如错动），
爆破
1）工业炸药基本要求：1、具有足够的爆炸能量2、具有合适的感度，保证使用、运输、搬运等环节的安全，并能被8号雷管或其他引爆体直接引爆3、具有一定的化学安定性，在储存中不变质、老化、失效、甚至爆炸，具有一定的存储期4、爆炸生成的有毒气体少5、原材料来源广，成本低廉，便于生产加工。 2）铵梯炸药成分：1、硝酸铵作氧化剂2、梯恩梯作还原剂3、木粉起疏松作用，可以阻止硝酸铵颗粒之间的粘结4、石蜡作防潮剂 3）乳化炸药(油包水型结构)主要成分：1、氧化剂水溶液2、燃料油3、乳化剂4、敏化剂5，稳定剂6，高热剂 4）最大安全电流：给电雷管通以恒定直流电，5min内不致引爆雷管的电流最大值，叫做最大安全电流，又称工作电流。 5）最小发火电流：给电雷管通以恒定的直流电，能准确地引爆雷管的最小电流值，称为电雷管的最小发火电流，一般不大于0.7A。 6）电雷管的反应时间：电雷管从通入最低准爆电流开始到引火头点燃的这一时间，称为电雷管的点燃时间tB，从引火头点燃开始到雷管爆炸的这一时间，称为传导时间θB,tB与θB 之和称为电雷管的反应时间。 7）电力起爆法优点：1、在准备到整个施工过程中，从挑选雷管到连接起爆网路等所有工序，都能用仪表进行检查；并能按设计计算数据，即使发现施工和网路连接中的质量和错误，从而保证了爆破的可靠性和准确性。2、能在安全隐蔽的地点远距离起爆药包群，使爆破工作在安全条件下顺利进行。3、能准确地控制起爆时间和药包群之间的爆炸顺序，因而可保证良好的爆破效果。4、可同时起爆大量雷管等。 电力起爆法缺点：1、普通电雷管不具备抗杂散电流和抗静电的能力。所以，在有杂散电流的地点或露天爆破遇有雷电时，危险性较大，此时应避免使用普通电雷管。2、电力起爆准备工作量大，操作复杂，作业时间较长。3、电爆网路的设计计算，敷设和连接要求较高，操作人员必须要有一定的技术水平。4、需要可靠的电源和必要的仪表设备等。 8）导爆管起爆法优点：操作简单轻便，使用安全、准确、可靠；能抗杂散电流、静电和雷电；原料是塑料，金属和棉纱的用量少；导爆管运输安全。缺点：不能用仪表检测网路连接质量；爆炸时产生冲击波，不适用于有瓦斯与矿尘爆炸危险的矿山。 1）爆炸：爆炸是物质系统一种极迅速的物理或化学变化，在变化过程中，瞬间放出其内含能量，并借助系统内原有气体或爆炸生成气体的膨胀，对系统周围介质做功，是之发生巨大的破坏效应，并伴随有强烈的发光和声响。分为，物理爆炸，化学爆炸，核爆炸 2）炸药：炸药是在一定条件下，能够发生快速化学反应，放出能量，生成气体产物，并显示爆炸效应的化合物或混合物。炸药是主要由碳、氢、氮、氧四种元素组成的化合物或混合物。 炸药特点：平常条件下，炸药是比较安定的物质，但一旦外界给予足够的活化能，使炸药内各种分子的运动速度和相互碰撞力增加，是之发生迅速的化学反应，就会丧失安定性，引起炸药爆炸。需要指出，炸药爆炸通常是从局部分子被活化、分解开始的，其反应热又使周围炸药分子被活化、分解，如此循环下去，直至全部炸药反应完毕。 3）爆炸三要素：反应的放热性、生成气体产物（必须借助气体介质才能转化为机械功）、化学反应和传播的高速性（由冲击波所激起） 4）炸药化学变化形式：1、缓慢分解（特点：炸药内个点温度相同；在全部炸药内反应同时进行，没有集中的反应区；分解时，既可以吸热，也可以放热，决定于炸药类型和环境温度）2、燃烧（特点：炸药的燃烧过程只是在炸药的局部区域（即反应区）内进行并在炸药内一层层地传播。）3、爆轰（特点：是借助于冲击波对炸药一层层的强烈
爆破工程-知识点知识讲解
●爆破工程特点：对安全的高度重视和对爆破作业人员的素质有较高的要求。 ●爆破方法：（1）按药包形状：集中、平面、延长药包法，异性药包。 （2）按装药方式和装药空间形状不同：药室、药壶、炮孔、裸露药包法。 （3）按爆破技术：定向，预裂、光面，微差爆破；其他特殊条件下爆破技术。 ●浅孔：孔径＜50mm，孔深≥3~5m ●深孔：孔径≥80mm，孔深＞12~15mm ●钻孔方法：冲击式、旋转式、旋转冲击式、滚压式。 ●潜孔钻机：工作方式属于风动冲击式凿岩，穿孔过程中风动冲击器跟钻头一起潜入孔内。 ●潜孔钻机优点：（1）其冲击器活塞直接撞击在钻头上，能量损失少，穿孔速度受孔深影 响少，因此能穿凿出直径较大和较深的炮孔。（2）冲击器潜入孔内工作，噪声小。（3）冲击器排出的飞起可用来排碴，节省动力。（4）冲击力传递简单，钻杆使用寿命长。 （5）与牙轮钻机相比，钻孔结果好，购置费用低。 ●潜孔钻机缺点：（1）冲击器的气缸直径受钻孔直径限制，孔径愈小，穿孔速度愈低。（2） 当孔径在200mm以上时，穿孔速度没有牙轮款，而动力消耗更多。 ●工业炸药：指用于矿山、铁道、水利、建材等部门的民用炸药。 ●工业炸药的基本要求：（1）有足够的爆炸能量。（2）有合适的感度。（3）有一定的 化学安定性。（4）爆炸生成的有毒气体少。（5）原料来源广，成本低廉，便于生产。 ●工业炸药分类：（1）按主要化学成分：硝胺类、硝化甘油类、芳香族硝基化合物类炸药， 液氧炸药。（2）按使用条件：准许在一切地下和露天爆破工程中使用的炸药，包括有瓦斯和矿尘爆炸危险的矿山；准许在（同上），但不包括（同上）；只准许在露天爆破工程中使用的炸药。 ●起爆药：雷汞（不铝），氮化铅（二氧化碳湿不铜），二硝基重氮酚（常用）。 ●单质炸药（加强药）：梯恩梯（TNT），黑索金（RDX），泰安（PETN）。 ●混合炸药：（1）铵梯炸药：岩石、露天、煤矿、高威力硝铵炸药。（2）铵油炸药。（3） 铵松蜡炸药。（4）含水炸药：浆状、水胶、乳化炸药。（5）煤矿许用炸药：粉状硝酸铵类、许用含水、离子交换、被筒炸药。 ●起爆器材：雷管、导火索、导爆索、导爆管、继爆管、起爆药柱。 ●电雷管：瞬发、秒延期、毫秒延期、抗杂散电流、安全电雷管，无起爆药雷管。 ●电雷管性能参数：电雷管全电阻，最大安全电流，最小发火电流，6ms发火电流，100ms 发火电流，电雷管的反应时间，发火冲能。 ●电雷管全电阻：每发电雷管的桥丝电阻和脚丝电阻之和。 ●导火索检验：外观检查、喷火强度试验、耐水性能试验、燃速测定。 ●导爆索：药芯白色，表面鲜红色，以黑索金或泰安做药芯，以棉麻线做覆盖材料的传递 爆轰波的一种索状起爆器材。 ●导爆管性能：起爆感度，传爆速度，传爆性能，耐火性能，抗冲击性能，抗水性能，抗 电性能，破坏性能，强度性能。 ●起爆方法：电力、导火索、导爆索、导爆管起爆法。 ●电力起爆法：利用电雷管通电后起爆产生的爆炸能引起爆炸炸药的方法。优点：（1） 在整个施工过程中，都能用仪表进行检查，并能按设计计算数据，及时发现施工中的质量和错误，保证了爆破的准确性和可靠性。（2）能在安全隐蔽的地点远距离起爆药包群，使爆破工作安全顺利进行。（3）能准确控制起爆时间和爆炸顺序，因而保证良好爆破效果。（4）可同时起爆大量雷管等。 缺点：（1）普通电雷管不具备抗杂散电流和抗静电的能力。（2）电力起爆准备工作量大，操作复杂，作业时间较长。（3）电爆网络的设计计算、敷设和连接要求较高。（4）需要可靠的电源和必要的仪表设备等。
TBM破岩机理及刀圈改形技术研究_李亮
文章编号:1001-8360(2000)S0-0008-03 T BM破岩机理及刀圈改形技术研究 李 亮, 傅鹤林 (长沙铁道学院科学研究处,长沙 410075) 摘 要:通过地应力对破岩影响的分析,对T BM破岩机理进行了研究,着重考虑了岩石破裂角对破岩效果的影 响。在刀圈荷载一定的条件下,为提高破岩效果可以针对不同的岩石采用不同的刀圈外形。结合秦岭隧道的工程 实际,提出了提高工作效率的刀圈改形方案。 关键词:T BM;破岩机理;刀圈改形 中图分类号:U455.6 文献标识码:A Rock breaking mechanism by TBM and modification to pan knife ring LI Liang, FU He-lin (Science Research Dep t.,Changs ha Railway Univer sity,C han gsha410075,Chin a) Abstract:T he effect o f earth pressur e to r ock breaking is studied.T he principle of rock breaking mechanism by TBM is discussed and the action o f ro ck breaking angle is emphasized.Efficiency of rock breaking can be increased by using proper pan knife for differ ent rock sedim entary w hen the thrust of machine is a constant.A modification o f pan knife is pr ovided for using in Qinling tunnel. Keywords:TBM;ro ck breaking mechanism;modification of pan knife 为了提高我国铁路隧道的装备水平和参与国际竞争的能力,铁道部从德国Wir th公司引进了两台TBM 掘进机在中国最长的秦岭隧道(18.4km)投入使用。由装有刀圈的刀盘、刀盘旋转驱动装置和刀盘纵向推进装置组成的凿进挖掘系统(boring or excavating sy stem)是整个机器中的最重要部分,其性能和质量的好坏直接影响着掘进机的整个工作效率。该系统中的碟形刀圈,在整个掘进过程中始终与掌子面上的岩石接触,是挤压破岩凿进的刀具,因而是整个掘进机的关键零件。由于秦岭的岩体属于多重变质体,地质条件极其复杂,岩体坚硬而且岩性变化大,导致T BM刀圈出现卷刀、崩口、断裂、刀圈移位磨蚀度偏大及空磨刀等现象,严重影响掘进速度。为了使刀圈适应秦岭的复杂地质条件,有必要对T BM破岩机理进行研究,在给定的机械条件下,提出适合不同地质环境的刀圈方案。 1 地应力场对破岩的影响 由于掌子面岩体在刀圈挤压力作用下,岩体处于三向受力状态,按摩尔-库仑定理,要使岩体发生挤压破收稿日期:1999-10-11;修回日期:2000-03-07 基金项目:铁道部T BM刀具攻关技术研究课题(95G48B) 作者简介:李 亮(1962—),男,江苏泰兴人,副教授,硕士坏,所受压力R必须满足 R>R y+1+sin< 1-sin< R3=R y+1-L L R3(1)式中,R y为岩体单轴抗压强度;<,L分别为岩体内摩擦角和泊松比;R3为地应力场的某一方向的主应力。 秦岭隧道北口岩体为混合变质片麻岩。由于岩体发生变质的因素主要为高温、高压和化学性质活泼的流体所致。高压的作用导致大的断裂结构及高地应力场存在,根据勘测结果发现的F4等大断层及地应力场测试结果,说明秦岭北口变质岩形成的原因与高压作用有关。 由已有的测试结果可知,秦岭隧道岩体的裂隙系数为0.6～0.8,岩体的单轴抗压强度为100～320 M Pa,岩体泊松比为0.20～0.25,岩体的取样通常是完整性比较好的岩体,室内单轴抗压强度代表了现场完整性比较好的岩体强度,假定工作面岩体的地应力场按理想自重应力场为主计算,当工作面深度约400m 时,取C=27.5kN/m3,则R3=11M Pa,在式(1)中,令L=0.25,则由计算可知,要使完整性较好的岩体发生挤压破坏,R必须大于133～353M Pa。而对节理裂隙发育的岩体,地应力场在岩体开挖过程中就已经转移到了完整性较好的岩体上,因而在开挖节理裂隙发育的 第22卷增刊铁 道 学 报V ol.22 Supple. 2000年5月JOU RN AL O F T HE CHIN A RA IL W AY SO CI ET Y M ay 2000
岩石卸荷破坏特征与岩爆效应
山地研究(SHA N DI Y AN JIU)=M O U N T A IN RESEA RCH,1998,16(4):281～285 岩石卸荷破坏特征与岩爆效应 王贤能 黄润秋 (成都理工学院工程地质研究所 成都 610059) 提 要 岩爆是在地下洞室开挖卸荷过程中发生的,岩爆特征与岩石卸荷破坏特征密切 相关.本文设计了模拟洞室开挖过程的三轴卸荷实验,探讨了岩石在不同卸荷速率条件下的 变形破坏特征及其岩爆效应. 关键词 三轴卸荷实验 卸荷速率 岩爆效应 卸荷变形破坏现象在自然界中广泛存在.在岩质边坡中,卸荷将引起临空面附近岩 体内部应力重分布、造成局部应力集中效应,并且在卸荷回弹变形过程中,还会因差异回 弹而在岩体中形成一个被约束的残余应力体系.岩体在卸荷过程中的变形与破坏正是由 这种应力变化引起的.在张应力集中带发展成拉裂面;在平行于临空面的压应力集中带 处发展而成平行于临空面的压致拉裂面或剪切破裂面[1].卸荷回弹同样可以在岩体中形 成残余剪应力,并导致剪切破裂.高地应力区钻进过程中所见到的岩芯饼裂的形成就是 这种机制.我国长江葛洲坝大型机窠开挖过程中所观测到的沿平缓软弱夹层发生的向临 空方向的剪切滑移,就是一种非常典型的差异卸荷回弹现象[1].王兰生教授提出的“浅生 时效构造”,也是一种与卸荷有直接关系的新概念[2].孔德坊教授在研究成都粘土中的裂 隙成因时,认为卸荷作用是产生这种裂隙的根本原因[3]. 处在高地应力地区的地下工程开挖过程中发生的岩爆,也是一种典型的卸荷破坏现象.过去对岩爆的岩石力学试验研究一般都采用加荷试验方式,这与岩爆发生时的应力 过程并不吻合,只有采用卸荷试验方式才符合实际. 由于试验条件限制和工程问题的复杂性,卸荷试验的实现比较困难.近十余年来,随 着岩石力学的深入发展和工程实际的需要,我国逐步开展了岩体卸荷试验研究工作[4]. 本文选取西(安)(安)康铁路秦岭深埋隧道的混合花岗岩、含绿色矿物混合花岗岩、攀枝花 石灰矿的灰岩,探讨了岩石在两种卸荷速率条件下的变形破坏特征以及与岩爆的关系. 1 模拟硐室开挖卸荷过程的三轴试验设计 地下硐室在开挖过程中,围岩应力发生重分布.径向应力( r)随着向自由表面接近 逐渐减小至洞壁处变为零;而切向应力( )的变化有不同的情况,在一些部位越接近自由 表面切向应力越大,并于洞壁处达到最高值(即产生压应力集中现象),在另一些部位,越 接近自由表面切向应力越小,有时在洞壁处甚至出现拉应力(即产生拉应力集中现象). 由此看来,地下硐室的开挖在围岩中引起强烈的应力分异现象,使围岩应力差越接近自由 *国家杰出青年科学基金(编号49525204)和教育部跨世纪优秀人才计划基金资助研究. 收稿日期:1998-03-15,改回日期:1998-03-29.
隧道光面爆破和预裂爆破的原理是什么
隧道光面爆破和预裂爆破的原理是什么？应当采取的主要措施有哪些？两者有何区别？答：1.光面爆破作用原理：光面爆破的破岩机理十分复杂，目前仍在探索中。尽管在理论上还很成熟，但在定性分析方面已有共识。一般认为炸药起爆时，对岩体产生两种效应，主要是爆炸气体膨胀做功所起的作用。光面爆破是周边眼同时起爆，各炮眼的冲击波向四周作径向传播，相邻炮眼的冲击相遇，产生应力波德叠加，并产生切向拉力，拉力的最大值发生在相邻炮眼中心连线的中点，当岩体的极限抗拉强度小于此拉力时，岩体便被拉裂，在炮眼中心连线上形成裂缝，随后，爆炸气的膨胀令裂缝进一步扩展，形成平整的爆裂面。 预裂爆破作原理：主要指预裂爆破成缝机理。为了保证预裂爆破成功，首要的条件是不压坏预裂孔壁，其次是沿预孔连线方向成缝。当炸药爆炸后，产生的冲击压力和高压气体的作用，将会使孔壁产生剧烈破坏。要想不压坏孔壁必须采用不偶令装药法，即药包直径小于钻孔直径。试验发现，当药包与孔壁之间存在空气间隙时，由于空气的缓冲作用，使孔壁所受压力大大降低。试验得出，当不偶令系数M=2.5时，作用在炮孔内壁的最大切向应力只相当于不偶令系数为1时的大约1/16。因此，完全有可能利用现有的常用炸药，用不偶令装药来降低孔壁压力，把几万个大气压降到每平方厘米只有几千或几百会斤的压力值。当降低的压力值小于或极接近于岩石的极限抗压强度时，便可使孔壁不受爆破压缩破坏或者只受少量的振动。在利用不偶令装药保证孔壁不受破坏的前提下，第二个条件就是怎样保证在预定的方向成缝。实践经验证明，只需要调整相邻炮孔的距离或孔内装药量便可达到成缝的目的。 2.光面爆破的主要技术措施如下： （1）.根据围岩特点，合理选定周边眼的间距和最小抵抗线，尽最大努力提高钻眼质量。 （2）.严格控制周边眼的装药量，尽可能将药量沿眼大均匀分布。 （3）.周边眼宜使用小直径药卷和低猛度、低爆速的炸药。为满足装药结构要求，可借助导爆索（传爆线）来实现客气间隔装药。 （4）.采用毫秒微差有序起爆。要安排好开挖程序，使光面爆破具有良好的临空面。 （5）.边孔直径小于等于50mm。 预裂爆破主要措施如下： （1）炮孔直径一般为50-200mm，对深孔宜采用较大的直径。 （2）炮孔间距宜为孔径的8-12倍，坚硬岩石取小值。 （3）.不耦令系数(炮孔直径d与药卷直径d的比值)建议取2-4，坚硬岩石取小值。 （4）.线装药密度一般取250-400g/m。 （5）.药包结构形式，目前较多的是将药卷分散绑扎在传爆线上。分散药卷的相邻间距不宜大于50cm和不大于药卷的殉爆距离。考虑到孔底的夹制作用较大，底部药包应加强，约为线装药密度的2-5倍。 （6）.装药时距孔口1m左右的深度内不要装药，可用粗砂填塞段过短，容易形成 漏头过长则不能出现裂缝。 3两者有区别： 1.概念方面区别：光面爆破是先爆除主体开挖部位的岩体，然后再起爆布置在设计轮廓线上的周边孔药包，将光爆层炸除，形式一个平整的开挖；预裂爆破是先起爆布置在设计轮廓线上的预裂破孔药包，形成一条沿设计轮廓线贯穿的裂缝，再在该人工裂缝的屏蔽下进行主体开挖部位的爆破，保证保留岩体免遭破坏。 2.起爆方法的区别：由于光面爆破孔是最后起爆，导爆索有可能遭受超前破坏，为了保证周边孔准爆，对光面爆破孔采用高段延期雷管与导爆索的双重起爆法。预裂孔若与主爆区爆孔组成同一网络起爆，则预裂孔应超前第一排爆孔75-100ms起爆。 3.主要技术措施要求的区别：（见第二问光面爆破和预裂爆破的主要措施）。
煤与瓦斯突出机理研究现状及分析
第38卷 第1期 煤田地质与勘探 Vol. 38 No.1 2010年2月 COAL GEOLOGY & EXPLORA TION Feb. 2010 收稿日期: 2009-06-06 基金项目: 国家自然科学基金项目(50534090); 国家重点基础研究发展计划(973计划) 项目(2005CB221506); 贵州省科技 厅工业攻关项目(黔科合GY 字(2006)3029); 贵州省科技厅科技基金项目(黔科合J 字(2006)2109); 教育部春晖计划项目(Z2007-1-52010) 作者简介: 李希建(1967—), 男, 湖南张家界人, 博士, 教授, 从事矿井瓦斯防治研究工作. 文章编号: 1001-1986(2010)01-0007-07 煤与瓦斯突出机理研究现状及分析 李希建1, 2，林柏泉1 (1. 中国矿业大学安全工程学院, 江苏 徐州 221008; 2. 贵州大学矿业学院, 贵州 贵阳550003) 摘要: 对现有的煤与瓦斯突出机理研究成果进行了评述；阐述了煤与瓦斯突出机理的研究思路与方法及其历史发展过程和研究现状；分析了这些研究成果的不足之处，提出了煤与瓦斯突出机理的研究方向。研究表明，煤与瓦斯突出机理已经从单因素向多因素发展，综合作用假说得到了普遍认可，这为防突工作提供了理论依据。认为，煤与瓦斯突出准备机理、失稳与平衡机理、发展机理、传播机理和煤与瓦斯突出带分布规律研究是煤与瓦斯突出机理需要深入研究的方向。 关 键 词：煤与瓦斯突出；机理；研究现状；研究方向 中图分类号：TD713.1 文献标识码：A DOI: 10.3969/j.issn.1001-1986.2010.01.002 Status of research and analysis on coal and gas outburst mechanism LI Xijian 1, 2, LIN Baiquan 1 (1. School of Safety Engineering , China University of Mining and Technology , Xuzhou 221008, China ; 2. School of Mining , Guizhou University , Guiyang 550003, China ) Abstract: In order to discuss the orientation of research on coal and gas outburst mechanism, research findings of coal and gas outburst mechanism were presented in this paper, Different thoughts and methods of research on coal and gas outburst mechanism were expounded, so were the processes of development and current situation of re-search on coal and gas outburst mechanism. Limitations of existing research findings on coal and gas outburst mechanism were analyzed. Orientation of research on coal and gas outburst mechanism was proposed as well. Currently, research on coal and gas outburst mechanism has developed from single-factor level to multiple-factor level and hypothesis of comprehensive function of multiple-factor has received wide acceptance, which has built theoretical basis for outburst prevention measures in coal mine. Domestic researchers have made abundant achievements in the research on mechanism of coal and gas outburst, which has advanced and developed the mechanism. It was believed that the mechanisms of outburst preparation, outburst instability and balancing, out-burst development, outburst transmission of coal and gas, as well as the regularity of distribution of regions where coal and gas outburst tend to take place are the research orientation for deepened study of the mechanism of coal and gas outburst. Key words: coal and gas outburst ；mechanism ；research actuality ；orientation of research 煤与瓦斯突出是一种复杂的矿井瓦斯动力现象，也是一种非常严重而又比较普遍的威胁煤矿安全生产的自然灾害。自从1834年3月22日，在法国的鲁阿雷煤田伊萨克矿井发生了世界上第一次煤与瓦斯突出开始，据报道，目前大约有18个国家有煤与瓦斯突出发生，分别是中国、法国、俄罗斯、波兰、日本、匈牙利、比利时、英国、捷克、保加利亚、澳大利亚、荷兰、德国、加拿大、罗马尼亚、南斯拉夫、印度和南非。其中前5个国家的突出情况最为严重[1－9]。我国是世界上煤与瓦斯突出最严重的国家，自1950年发生有记载的第一次煤与瓦斯突出现象以来，在安徽、四川、重庆、贵州、江西、湖南、河南、山西、辽宁、黑龙江等省区都发生了煤与瓦斯突出。随着采掘深度不断增加，地应力与瓦斯压力不断加大，煤与瓦斯突出矿井的数目会不断增多，突出次数也将日益频繁。因此，解决矿井煤与瓦斯突出灾害问题是实现煤炭工业可持续发展的当务 之急。
深部开采岩爆研究现状综述
深部开采岩爆研究现状综述 摘要：岩爆是一种世界性的地质灾害，随着矿山开采深度的增加，岩爆已经成为一种越来越突出的潜在威胁，极大地威胁着矿山施工人员和设备的安全。目前，国内外在岩爆方面做了大量的研究工作，但是，由于岩爆问题极为复杂，还没有成熟的理论和方法。本文针对岩爆定义、岩爆发生机理、岩爆预测预报、岩爆控制的研究现状，进行了归纳分析与评述。 关键词：岩爆，岩爆发生机理，岩爆预测，研究现状 前言 随着浅部资源的逐渐减少和枯竭，地下开采的深度越来越大。近年来，我国一些金属矿相继进入深部开采，如云南会泽铅锌矿采深已超过1000m，铜陵冬瓜山铜矿采深已达1100m，抚顺红透山铜矿已进入900-1100m深度，湘西金矿超过850m，山东玲珑金矿采深己达800m。深井矿山开采，最显著的变化是显现“高应力、高温和高孔隙水压”的“三高”特性，开采环境大大恶化，潜在的重大安全隐患增多。岩爆作为地下工程的一大危害，直接威胁施工人员、设备的安全，影响工程进度，如何有效的减轻岩爆引起的灾害，已成为世界性的地下工程难题之一，并受到世界各国相关学者的广泛关注。岩爆发生地点具有“随机性”、孕育过程具有“缓慢性”、发生过程具有“突发性”，对生产安全和工程可靠性的危害极大，已经严重影响了矿山的正常生产。目前，国内外在岩爆方面做了大量的研究工作，但是，由于岩爆问题极为复杂，还没有成熟的理论和方法。 1、岩爆定义及分类 1.1岩爆的定义 时至今日还没有一个统一公认的岩爆定义。在谈到岩爆时，人们通常会说岩爆就是高强度脆性岩石的猛烈破坏，或者说是储存在岩体内的弹性应变能突然释放。国内普遍认为岩爆是地下工程或采矿过程中岩体破坏的一种形式。它是处于高地应力或极限平衡状态的岩体或地质结构体，在开挖活动的扰动下，其内部储
复合岩体的TBM破岩机理数值模拟
第３８卷第５期 土木建筑与环境工程Ｖｏｌ．３８Ｎｏ．５ ２０１６年１０月ＪｏｕｒｎａｌｏｆＣｉｖｉｌ，Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒａｌ＆ＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＯｃｔ． ２０１６ ｄｏｉ：１０．１１８３５／ｊ． ｉｓｓｎ．１６７４-４７６４．２０１６．０５．００２复合岩体的TBM 破岩机理数值模拟 马稳ａ，周小平ａ，ｂ，翟淑芳ａ，毕靖ａ （重庆大学ａ．土木工程学院；ｂ． 山地城镇建设与新技术教育部重点实验室，重庆４０００４５）摘 要：为了指导ＴＢＭ刀盘刀具的研制和不同地质条件下刀盘刀具的选型，ＴＢＭ破岩机理的研究成为核心。在ＴＢＭ滚刀的作用下，岩体中裂纹的生成、扩展和连接规律是深刻理解ＴＢＭ破岩机理的前提，因此，ＴＢＭ滚刀破岩机理的研究具有重要的工程应用价值。目前，ＴＢＭ滚刀破岩机理的研究主要集中在单一岩体中，但在ＴＢＭ施工过程中会遇到各种复杂的地质条件。笔者采用离散元方法，研究了复合岩体的破岩机理，复合岩体中岩片的形成不同于单一岩体，其裂纹的最终连接是由起裂于复合岩体交界面上的微裂纹的扩展，将两滚刀之间的赫兹裂纹连接，最终形成岩片。因此，在一定情况下复合岩体更有利于ＴＢＭ隧道施工。 关键词：复合岩体；隧道掘进机；滚刀；破岩机理 中图分类号：ＴＵ７３１．３ 文献标志码：Ａ 文章编号：１６７４-４７６４（２０１６）０５-００１２-０８ 收稿日期：２０１６-０３-２０ 基金项目：国家重点基础研究发展规划（９７３计划）（２０１４ＣＢ０４６９０３）；国家自然科学基金（５１３２５９０３、５１２７９２１８） ；重庆市自然科学基金院士专项（ｃｓｔｃ２０１３ｊｃｙｊｙｓ３０００２、ｃｓｔｃ２０１５ｊｃｙｊｙｓ３０００６、ｃｓｔｃ２０１５ｊｃｙｊｙｓ３０００１） ；教育部博士点专项基金（２０１３０１９１１１００３７） 作者简介：马稳（１９９１-），男，主要从事岩体力学研究，（Ｅ-ｍａｉｌ）ｍａｒｖｉｎｃｑｕ＠１２６．ｃｏｍ。 周小平（通信作者），男，教授，博士生导师，（Ｅ-ｍａｉｌ）ｘｉａｏ ｐｉｎｇ ｚｈｏｕ＠１２６．ｃｏｍ。Received ：２０１６-０３-２０ Foundation item ：ＮａｔｉｏｎａｌＰｒｏｇｒａｍｏｎＫｅｙＢａｓｉｃＲｅｓｅａｒｃｈＰｒｏｊｅｃｔ（９７３Ｐｒｏｇｒａｍ）（Ｎｏ．２０１４ＣＢ０４６９０３） ；ＮａｔｉｏｎａｌＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＦｏｕｎｄａｔｉｏｎｏｆＣｈｉｎａ（Ｎｏ．５１３２５９０３，５１２７９２１８） ；ＮａｔｉｏｎａｌＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＦｏｕｎｄａｔｉｏｎｏｆＣｈｏｎｇｑｉｎｇ（Ｎｏ．ｃｓｔｃ２０１３ｊｃｙｊｙｓ３０００２，ｃｓｔｃ２０１５ｊｃｙｊｙｓ３０００６，ｃｓｔｃ２０１５ｊｃｙｊｙｓ３０００１）；Ｐｈ．Ｄ．Ｐｒｏｇｒａｍｓ ＦｏｕｎｄａｔｉｏｎｏｆＭｉｎｉｓｔｒｙｏｆＥｄｕｃａｔｉｏｎｏｆＣｈｉｎａ（Ｎｏ．２０１３０１９１１１００３７） Author brief ：ＭａＷｅｎ（１９９１-），ｍａｉｎｒｅｓｅａｒｃｈｉｎｔｅｒｅｓｔ：ｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｒｏｃｋｍａｓｓ，（Ｅ-ｍａｉｌ）ｍａｒｖｉｎｃｑｕ＠ １２６．ｃｏｍ． ＺｈｏｕＸｉａｏｐｉｎｇ（ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇａｕｔｈｏｒ），ｐｒｏｆｅｓｓｏｒ，ｄｏｃｔｏｒａｌｓｕｐｅｒｖｉｓｏｒ，（Ｅ-ｍａｉｌ）ｘｉａｏ ｐｉｎｇ ｚｈｏｕ＠１２６．ｃｏｍ．Mechanism of rock fra g mentation anal y sis b y TBM cutters in mixed -face conditions Ｍa Weｎa ，Zｈou Xｉao p ｉｎg a ，b ，ZｈaｉSｈufaｎg a ，BｉJｉｎg a （ａ．ＳｃｈｏｏｌｏｆＣｉｖｉｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ｂ．ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＮｅｗＴｅｃｈｎｉｑｕｅｆｏｒＣｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｏｆＣｉｔｉｅｓｉｎＭｏｕｎｔａｉｎＡｒｅａ， ＣｈｏｎｇｑｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ４０００４５，Ｐ．Ｒ．Ｃｈｉｎａ） Abstract ：ＴｈｅｓｔｕｄｙｏｆｒｏｃｋｆｒａｇｍｅｎｔａｔｉｏｎｍｅｃｈａｎｉｓｍｂｙＴＢＭｃｕｔｔｅｒｓｉｓｔｈｅｋｅｙｔｏｇｕｉｄｅｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆＴＢＭｃｕｔｔｅｒｈｅａｄａｎｄｔｈｅｓｅｌｅｃｔｉｏｎｏｆｃｕｔｔｅｒｈｅａｄｉｎｄｉｆｆｅｒｅｎｔｇｅｏｌｏｇｉｃａｌｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ．Ｔｈｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ，ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎａｎｄｃｏａｌｅｓｃｅｎｃｅｏｆｃｒａｃｋｓｉｎｒｏｃｋｍａｓｓｅｉｓｔｈｅｐｒｅｃｏｎｄｉｔｉｏｎｏｆｕｎｄｅｒｓｔａｎｄｉｎｇｔｈｅｒｏｃｋ ｆｒａｇｍｅｎｔａｔｉｏｎｍｅｃｈａｎｉｓｍｂｙＴＢＭｃｕｔｔｅｒｓ．Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ， ｔｈｅｓｔｕｄｙｏｆｒｏｃｋｆｒａｇｍｅｎｔａｔｉｏｎｍｅｃｈａｎｉｓｍｂｙＴＢＭｃｕｔｔｅｒｓｉｓｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｆｏｒｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ．Ａｔｐｒｅｓｅｎｔ，ｔｈｅｓｔｕｄｙｏｆｒｏｃｋｆｒａｇｍｅｎｔａｔｉｏｎｍｅｃｈａｎｉｓｍｍａｉｎｌｙｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｅｓｏｎｔｈｅｓｉｎｇｌｅｒｏｃｋ．Ｈｏｗｅｖｅｒ，ｔｈｅｃｏｍｐｌｉｃａｔｅｄｇｅｏｌｏｇｉｃａｌｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓａｒｅｏｆｔｅｎ 万方数据
缓蚀剂作用机理、研究现状及发展方向
缓蚀剂地作用机理、研究现状及发展方向 1缓蚀剂地作用机理 缓蚀剂地作用机理概括起来可以分为两种,即电化学机理和物理化学机理[1].电化学机理是以金属表面发生地电化学过程为基础,解释缓蚀剂地作用.而物理化学机理是以金属表面发生地物理化学变化为依据,说明缓蚀剂地作用.这两种机理处理问题地方式不同,但它们并不矛盾,而且还存在着某种因果关系. 1.1缓蚀剂地电化学机理 金属地腐蚀大多是金属表面发生原电池反应地结果,这也是造成浸蚀腐蚀最主要地因素,原电池反应包括阳极反应和阴极反应[1].如果缓蚀剂可以抑制阳极、阴极反应中地任何一个或两个,原电池反应将减缓,金属地腐蚀速度就会减慢.把能够抑制阳极反应地缓蚀剂称为阳极抑制型缓蚀剂；能够抑制阴极反应地缓蚀剂称为阴极抑制型缓蚀剂；而既能抑制阳极反应又能抑制阴极反应地缓蚀剂称为混合型缓蚀剂. 重铬酸钾、铬酸钾、亚硝酸钠、硝酸钠、高锰酸钾、磷酸盐、硅酸盐、硼酸盐、碳酸盐、苯甲酸盐、肉桂酸盐等都属于阳极型缓蚀剂.阳极型缓蚀剂对阳极过程地影响是：（1）在金属表面生成薄地氧化膜,把金属和腐蚀介质隔离开来；(2)因特性吸附抑制金属离子化过程；(3)使金属电极电位达到钝化电位[2]. 阴极型缓蚀剂主要通过以下作用实现缓蚀：(1)提高阴极反应地过电位．有时阴离子缓蚀剂通过提高氢离子放电地过电位抑制氢离子放电反应,例如,Na2C03、三乙醇胺等碱性缓蚀剂都可以中和水中地酸性物质,降低氢离子浓度,提高析氢过电位,使氢离子在金属表面地还原受阻,减缓腐蚀；(2)在金属表面形成化合物膜,如有机缓蚀剂中地低分子有机胺及其衍生物,都可以在金属表面阴极区形成多分子层,使去极化剂难以达到金属表面而减缓腐蚀；(3)吸收水中地溶解氧,降低腐蚀反应中阴极反应物地浓度,从而减缓金属地腐蚀. 混合型缓蚀剂对腐蚀电化学过程地影响主要表现在：(1)与阳极反应产物反应生成不溶物,这些不溶物紧密地沉积在金属表面起到缓蚀地作用,磷酸盐如Na3P04、Na2HP04对铁、镁、铝等地缓蚀就属于这一类型；(2)形成胶体物质,能够形成复杂胶体体系地化合物可作为有效地缓蚀剂,例如Na2Si03等；(3)在金属表面吸附,形成吸附膜达到缓蚀地目地,明胶、阿拉伯树胶等可以在铝表面吸附,吡啶及有机胺类可以在镁及镁合金表面吸附,故都可以起到缓蚀地作用[2].
岩爆隧道
第五章岩爆隧道 岩爆隧道是指施工过程中有岩爆现象发生的隧道。在高应力坚硬的岩体内开挖坑道时，常常会有岩片从开挖壁面突然弹射出来，把这种现象称为岩爆。岩爆会破坏已建成的隧道结构和机械设备，直接威胁施工人员的生命安全。岩爆现象在矿山出现较早。例如加拿大的一些深埋硬岩矿山经常发生岩爆，对矿山的安全与生产构成很大威胁，因此，加拿大Laurentian 大学的岩石力学研究中心对岩爆巷道的支护设计进行了为期五年的专题研究[1]。根据岩爆产生的机理，试验出了有效设防措施，并编制了加拿大岩爆支护手册。20世纪50年代美国纽约的引水隧洞施工时曾发生岩片弹射现象。60年代挪威赫古拉公路隧道和瑞典的维斯塔引水隧洞也曾发生过岩爆；成昆铁路线上的关村坝隧道是我国隧道建设中发生岩爆较早的隧道；之后，在二郎山隧道、穿越秦岭的数座隧道施工中也都不同程度的发生过岩爆。岩爆对隧道工程的最大威胁源于岩爆的突发性。目前，关于隧道岩爆的形成机理还在研究之中，对隧道岩爆的认识有待进一步深化。本章通过分析几座隧道的岩爆现象，归纳隧道岩爆的特点，探讨隧道岩爆机理、讨论岩爆隧道设计理论和施工方法，最后介绍岩爆隧道工程实例——二郎山隧道，借以说明隧道岩爆的具体工程防范措施。 第一节隧道岩爆特点与形成机理 岩爆是岩体受到开挖影响和扰动后发生猛烈破坏的一种工程现象，是岩体本身力学性质（内在因素）和外界影响因素（诱发因素）某种组合的结果。为了研究影响岩爆发生的各种因素，首先需要了解在国内外岩爆隧道内观察到的现象。 一、隧道岩爆现象 就空间形态和施工过程而言，水工隧洞与交通隧道几近相同。20世纪60年代掘进的挪威赫古拉公路隧道和瑞典的维斯塔引水隧洞是发生隧道岩爆的典型代表，在两工程中，岩爆以小块岩石弹射为主，大多数弹射岩块很小；岩爆发生时测得的隧道周边切向应力远小于岩石单轴抗压强度，开始弹射时的周边应力为岩石单轴抗压强度的37%；发生岩爆的隧洞轴线与测量的原岩最大主应力方向垂直或成大角度相交；岩爆发生部位相对于隧洞中心轴对称；岩爆前可听到脆性岩石的破裂声，最强烈岩爆发出的声音如200kg隧洞掘进爆破。 国内的川藏公路二郎山隧道在施工中出现了较为严重的岩爆现象[2，3]。为了掌握岩爆与地应力规律，用钻孔应力解除法和岩石声发射（AE）Kaiser效应对地应力进行了现场测试，最大主应力为353MPa。二郎山隧道的岩爆特点是：（1）发生岩爆的围岩属Ⅳ、Ⅴ类围岩；（2）岩爆多发生在掌子面及距其1～3倍洞径范围内；（3）岩爆既发生在围岩表面，也发生在围岩内部；（4）岩爆形式有劈裂和剪切两种；（5）岩爆爆坑多呈锅底形，坑边沿多为阶梯形；（6）断层带两侧的硬岩中容易发生岩爆；（7）干燥无水区段容易发生岩爆；（8）相邻洞室的开挖对主洞岩爆似无影响等。 西康铁路秦岭隧道在施工中也出现了严重的岩爆现象[4，5]。秦岭隧道Ⅱ号线的岩爆特点有：（1）受构造应力影响，岩爆先发生在右侧壁，然后到拱肩、拱顶，最后发展到左侧壁；（2）岩爆多发生在断层带两侧完整的上下两盘；（3）岩爆主要发生在质地坚硬、强度较高、干燥无水的混合片麻岩中；（4）发生在距掌子面9～100米范围内的岩爆较为频繁剧烈；（5）强烈岩爆的爆坑多呈A字形，一般岩爆的爆坑多呈锅底形等。 综合大量资料，可以发现隧道岩爆的发生有如下规律：
爆炸的动静作用破岩与动态裂纹扩展机理研究
爆炸的动静作用破岩与动态裂纹扩展机理研究岩石的爆破理论包括两部分:一是爆炸应力波的动态作用,二是爆生气体的准静态作用。目前我们认为岩石的爆炸破岩是两者共同作用的结果,只是在不同的爆破参数和装药条件下两者各自的作用程度不同而已。 因此,在研究岩石爆破破岩机理时必须同时考虑到两者对岩石破碎的不同贡献,提高精细化控制爆破效果,深化爆破理论。基于上述考虑,本文单独分别对爆炸应力波的动作用和爆生气体的准静态作用进行试验研究,同时结合DLSM数值模拟,对动态裂纹的扩展过程进行分析。 课题的研究成果将为定向断裂控制爆破提供理论基础。本文的研究内容主要包括以下几个方面:1.基于NSCB测试方法,利用霍普金森杆试验系统,同时结合高速摄影、DLSM数值分析、SEM电镜扫描、P波波速测量等技术手段,研究了砂岩等几种典型岩石类材料的在常规及特殊状态下的动态断裂韧度,发现:岩石类材料的动态断裂韧度表现出明显的加载率依赖性,随着加载率的增大,岩石的动态断裂韧度呈逐渐增大的趋势。 试验中发现,相同加载率的条件下,花岗岩的断裂韧度最高,煤的断裂韧度最低,砂岩和泥岩较为接近,有机玻璃的断裂韧度低于3种岩石但高于煤。DLSM数值分析也得到与试验类似的结果,但加载面对测试结果有着重要的影响,理想的线性加载并不适用于岩石类材料动态断裂韧度测试研究,自由面加载和5mm面加载时的数值计算结果能够与试验较好的吻合。 同时,底端支座的约束条件也会对测试产生影响。高温处理后砂岩的断裂韧度测试中发现,在同一个热处理温度时,断裂韧度随加载率的变化成线性增加的趋势。
特别的,加载率较低时,各个热处理温度时的断裂韧度值较为接近,但加载率较高时,断裂韧度值则有较大差别,断裂韧度-加载率曲线的斜率随热处理温度的升高而减小。含层理煤的动态断裂韧度测试发现,随着节理倾角的增大,“动态断裂韧度”有减小的趋势,但并不是呈线性递减的关系。 天然的层理结构分布并不均匀,其赋存状态及其矿物构成不一,这些都会对测试结果带来影响。2.利用数字激光动态焦散线试验方法(DLDC),进行了不同装药结构切缝药包爆破试验,揭示切缝药包不耦合装药爆破爆生气体准静态作用机理,同时利用显式动力分析程序LS-DYNA模拟切缝药包爆炸以及初始裂纹形成的早期过程,并对不耦合系数与爆破损伤之间的关系进行了探讨。 不耦合系数对爆生裂纹扩展有显著的影响。不耦合系数α1为1.67时,主裂纹扩展长度和裂纹数目最佳。 爆炸应力波与爆生气体对裂纹的扩展产生了影响。不耦合装药使得应力波的幅值降低,爆生气体的准静态作用加强。 在以橡皮泥为介质的试验中,应力强度因子和速度的变化幅度较小。橡皮泥介质作为炸药爆炸产物与炮孔壁间的缓冲层,使得能量传递增加,应力波的作用时间延长,爆炸的作用范围加大。 次裂纹尖端的动态能量释放率数值整体上小于两条主裂纹。能量沿切缝药包壁的切缝方向优先释放,促使炮孔切缝方向的径向裂纹受到强烈的拉应力而快速扩展,从而抑制非切缝方向裂纹的扩展。 数值模拟的结果表明,空气不耦合装药时,在固体介质中产生的高强压应力超过其抗压强度时,就会在炮孔壁上形成粉碎区,其面积虽小,但耗能很大。为了避免粉碎区的形成,使爆炸产生的能量更多的用于切缝方向裂纹的扩展,从改善
岩爆发生机理及防治措施讲解学习
岩爆发生机理及防治 措施
岩爆发生机理与治理措施 摘要：岩爆是深埋长大隧道的主要地质灾害之一，目前基于岩爆发生机理和治理方式国内外专家都提出了不少理论方法，但用于生产实践时都遇到或多或少的问题。内外相关文献资料的基础上，笔者通过两年多来在岩爆洞段的施工经验，并查阅国对岩爆的发生机理和防治对策进行探讨。 关键词：深埋长隧道断裂型岩爆应力型岩爆水胀式锚杆爆破应力释放孔1、岩爆发生机理 岩爆是高地应力地区岩石地下工程中的一种常见灾害。它常常表现为声响、片状剥落、严重照片帮和岩爆性的坍塌，有的伴的声响及岩片弹射、能量猛烈释放、洞室豁然破坏，往往给人员、机械设备和建筑的安全带画巨大的损失。在地下洞室的修建过程中，由于开挖使地应力重新分布，围岩应力集中，在洞壁平行于最大初始应力σ1的部位，切向应力梯度显著增大，洞壁受压导致垂直洞壁方向产生张应力。这种应力的作用不断增强，首先产生环向的张裂或劈裂，进而发生剪切破坏。一旦岩块被剪断，且又具有较高的剩余能量时，致使岩块发生弹射，完成弹性势能到动能的转换，形成岩爆。岩爆的发生有外部和内部两方面的原因。其外因在于：岩体中蓄存有高地应力，特别是地下洞室的开挖改变了岩体内存的力学环境，其内因是岩石矿物结构密度、坚硬度较高，一般发生岩爆的岩石单轴搞压强度均在120Mpa以上，内因和外因同时成立是即发生岩爆。 2、岩爆的分类 根据对辅助洞1000多米的岩爆洞段的观察分析，可将岩爆划分为应力型岩爆和断裂型岩爆，应力型岩爆主要发生在围岩结构完整，无贯穿性结构面的岩
层中，岩石的主应力达到40%岩石单轴抗压强度以上，岩爆表现形式以片状剥落为主，并伴有声响及岩片弹射，一般破坏性不大；断裂型岩爆主要发生在岩石结构完整，并伴有贯穿性结构面或断层的岩体中，岩体的应力主要集中在贯穿性结构面附近，往往岩体内的最大主应力大于或接近岩石单轴抗压强度，主要表现形式为突发性的震动，并伴有强烈的响声，在有相交结构面的围岩中往往还因岩爆震动引起大规模的坍塌，破坏性较大。对辅助洞施工安全造成严重威胁的极强岩爆多属于断裂型岩爆，从本质上讲，岩爆的发生并不是洞周高应力直接作用结果，而是开挖面附近某一范围内存在的断裂构造在高应力作用下发生破坏（如错动），导致能量突然释放，对围岩造成强烈冲击作用的结果。断裂破坏过程中伴随着不同程度的震动，岩爆是开挖面附近围岩在震动冲击荷载下发生破坏的结果。因此，震动是诱发岩爆的内在原因，岩爆是破坏的表现方式。现场出现的大范围坍塌破坏，并不都是岩爆，很大程度是岩爆震动导致岩体破裂，开挖后出现坍塌破坏的结果。实际上，震动可导致岩爆，也可以导致岩体坍塌。在绝大多数情况下，前者说明破坏岩体受到了很大的冲击，后者倾向于岩体比较破碎，自身稳定性差。 3、岩爆的预测 岩爆的预测是工程施工容易忽略的重要问题，目前国内外尚无一套有效的预测方法。在辅助洞施工中，结合生产实践，主要采取了以下预测措施：1）宏观上，对已经开挖洞段地质构造，岩石特性进行分析，或对平行的另一洞段地质情况进行横向延伸，可大致判断出前方未开挖洞段的地质情况。