两类地层岩爆的机理及防治
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总第 １ ７ ３ 期 较大（ 图 ２。 见 ）
Ｈｉ ｈ ｙ ｇ ｗａ ｓ＆ Ａｕ ｏ ｏｉ ｅ ｔ ｍ ｔｖ ｐｌｃ ｔｏ ｓ Ａｐ ｉａ ｉｎ １１ ４
准确 地判定 岩爆 的位置 、 等级 和强度 等 ， 但无论是 沉
积岩 还是火 成岩 地层 ， 用 以下方 法都 可 以 取得 一 采 定 的预测效 果 ， 致判 断岩 爆发 生 的概 率 和 可能 的 大
总长的 ４ ． 。金瓜 山隧道 长 １ ９ 为 单洞 双 ８５ ４０ ７ｍ，
线 隧道 ， 大 埋 深 约 ８ ０ ｍ， 穿 过 １ 最 ７ 共 ６条 断层 ， 岩
爆、 高地应力 区约 占全洞 的 ５ 。该 地 区岩 性 以凝 Ｏ 灰岩、 凝灰熔 岩 以及熔 结凝 灰岩等火 山岩为 主。
锦屏辅 助洞全 长 １ ． ｍ， 线双洞 ， ７ ５ｋ 单 中心距 离
岩爆 。
３ 地 处青藏高 原与 四川 盆地 过渡 的地 貌斜 坡地 ５ｍ，
带 ， 酸 盐 岩层 占 ７ ～８ 。锦屏 山 山势雄 厚 ， 碳 ０／ ９ ６ Ｏ
岩爆 的发 生 有外 部 和 内部两 方 面 的原 因 ： 外 其 因是岩体 中蓄存有 高 应力 ， 别 是 地下 洞 室 的开挖 特 改 变 了岩体 内存 的力 学 环境 ； 内因是 岩 石矿 物结 其
构 密度 、 硬度较高 ， 坚 一般发 生 岩爆 的 岩石单 轴抗压
重峦 叠嶂 ， 沟谷 深切 ， 主体 山峰 高程 ４０ ０ｍ 以上 ， ０
最 高峰 ４４ ８ 最 大高差 ３０ ０Ｉ ８ ｍ， ０ ｎ以上 。辅助洞最 大埋 深 ２３ ５ｍ， ７ 埋深 大 于 １５ ０ｍ 的 洞段 长 度 为 ０
强 度均在 １ ０ＭＰ ２ ａ以上 ； 内因和外 因同时存在 时 即
发 生岩爆 。
１ ７ 占全 洞 长 度 的 ７ ． 。高 埋 深 、 应 力 ２８ ５ｍ， ３１ 高 的地质条 件为岩爆 发生提 供 了 良好 的条件 。 高盖 山隧道长 １ ８ 右线 １ ０ ， ７５ ７ｍ（ ７６ ５ｍ） 最大
摘
要 ： 爆 是 隧 道施 工 过 程 中必 须 面对 的 主 要 地 质 灾害 － － ， 岩 ２ ． ． 目前基 于 岩 爆 发 生 机 理 和 治
理 方 式 多种 多样 ， 对 处 于 高原 过 渡 带 的锦 屏 辅 助 洞 工程 以及 海 滨 地 区 高盖 山 隧 道 和 金 瓜 山 隧道 针
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 、 重片 帮和 严
岩爆性 的坍塌 ， 的伴有 声响及 岩片弹射 、 有 能量猛 烈
释放 、 室豁然破 坏 ， 洞 往往 给 人 员 、 械 设备 和 建筑 机 的安全带 来 巨大 的损失 。 在地 下 洞室修 建 过程 中， 由于开挖 使地 应力 重 新 分布 ， 围岩应力集 中， 洞壁平行 于最大初 始应力 在 的部位 ， 向应力梯 度显著 增大 ， 切 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 ， 而 发 生 剪 切 破 坏 。 进
一
图 １ 金瓜山隧道 １ 斜 井 Ｆ ＫＳ ０ １ － ９ ３段 Ｄ １ ＋９ ０ １
岩 爆 造 成掉 块
断裂 型岩 爆 主要 发生 在 岩石 结构 完 整 、 伴有 贯 穿性 结构面或 断层 的岩体 中 ， 体 的应 力 主要集 中 岩 在贯穿性 结构 面附 近 ， 往岩 体 内 的最 大主 应力 大 往 于或接近 岩石单 轴 抗压 强 度 ， 要表 现形 式 为突 发 主
性 的震动 ， 并伴有 强烈 的响声 ， 在有 相交结构 面的围
ຫໍສະໝຸດ Baidu
旦 岩块被剪 断 ， 又具 有较高 的剩余能 量时 ， 致 且 将
使岩块 发生 弹射 ， 完成 弹性势能 到动能 的转换 ， 成 形
岩 中往往 还 因岩爆 震 动 引起 大规 模 的坍 塌 ， 破坏 性
公 路 与 汽 运
埋深达 ７ ３ｍ， 下 水较 丰 富 ， 口段 共 有 ３ ２ 地 进 ０条 富 水 断层 ， 总影响长 度达 ２３ ０ｍ， ５ 占正洞 施工 总 长 的 ２ ． ％。岩爆 、 ３７ 岩射 影响长 度 ４７ ７ｍ， ９ 占正 洞施 工
２ 岩爆 的分 类
岩爆 可划 分 为应 力 型岩爆 和 断裂 型岩 爆 ， 有 各 特点 。应 力 型岩爆 主要 发 生 在 围岩 结构 完 整 、 贯 无 穿性结构 面 的岩 层 中 ， 岩石 的 主应力 达 到 ４ 岩 石 Ｏ 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 （ 图 １ 。 见 ）
Ｈ ｉ 公 路 与 ｔ汽 运 ｔｏ ｓ ｇｈｗａ ｙｓ Ａｕｔ ｍｏ ｉ ｅＡｐｐｌｃ ｉ ｎ ｏ ｖ ｉａ
１０ ４
第 ２期 ２１ ０ ０年 ３月
两类地 层岩 爆 的机理 及 防治
杨 瞻 梦
（ 莆铁 路 股 份 有 限 公 司 ， 建 福 州 ３０ １ ） 向 福 ５ ０ ３
工程 两 处截 然 不 同地 质 条 件 下 的岩 爆 问 题 ， 两 类 地 层 岩 爆 特 点 以及 处 理 措 施 进 行 了 归 纳 总 结 ， 对
对岩 爆 的机 理 以及 防止 措 施进 行 了探 讨 。
关 键 词 ：隧道 ； 爆 ；断裂 型岩 爆 ；应 力型 岩 爆 ； 胀 式锚 杆 ； 破 应 力释 放 孔 岩 水 爆 中图 分 类号 ： ４ ６ ３ Ｕ ５． 文献标志码： Ａ 文 章 编 号 ：６ １ ２ ６ （ ０ ０ ０ —０ ４ － ０ １ ７ — ６ ８ ２ １ ）２ １０ ３
强度 ：
Ｈｉ ｈ ｙ ｇ ｗａ ｓ＆ Ａｕ ｏ ｏｉ ｅ ｔ ｍ ｔｖ ｐｌｃ ｔｏ ｓ Ａｐ ｉａ ｉｎ １１ ４
准确 地判定 岩爆 的位置 、 等级 和强度 等 ， 但无论是 沉
积岩 还是火 成岩 地层 ， 用 以下方 法都 可 以 取得 一 采 定 的预测效 果 ， 致判 断岩 爆发 生 的概 率 和 可能 的 大
总长的 ４ ． 。金瓜 山隧道 长 １ ９ 为 单洞 双 ８５ ４０ ７ｍ，
线 隧道 ， 大 埋 深 约 ８ ０ ｍ， 穿 过 １ 最 ７ 共 ６条 断层 ， 岩
爆、 高地应力 区约 占全洞 的 ５ 。该 地 区岩 性 以凝 Ｏ 灰岩、 凝灰熔 岩 以及熔 结凝 灰岩等火 山岩为 主。
锦屏辅 助洞全 长 １ ． ｍ， 线双洞 ， ７ ５ｋ 单 中心距 离
岩爆 。
３ 地 处青藏高 原与 四川 盆地 过渡 的地 貌斜 坡地 ５ｍ，
带 ， 酸 盐 岩层 占 ７ ～８ 。锦屏 山 山势雄 厚 ， 碳 ０／ ９ ６ Ｏ
岩爆 的发 生 有外 部 和 内部两 方 面 的原 因 ： 外 其 因是岩体 中蓄存有 高 应力 ， 别 是 地下 洞 室 的开挖 特 改 变 了岩体 内存 的力 学 环境 ； 内因是 岩 石矿 物结 其
构 密度 、 硬度较高 ， 坚 一般发 生 岩爆 的 岩石单 轴抗压
重峦 叠嶂 ， 沟谷 深切 ， 主体 山峰 高程 ４０ ０ｍ 以上 ， ０
最 高峰 ４４ ８ 最 大高差 ３０ ０Ｉ ８ ｍ， ０ ｎ以上 。辅助洞最 大埋 深 ２３ ５ｍ， ７ 埋深 大 于 １５ ０ｍ 的 洞段 长 度 为 ０
强 度均在 １ ０ＭＰ ２ ａ以上 ； 内因和外 因同时存在 时 即
发 生岩爆 。
１ ７ 占全 洞 长 度 的 ７ ． 。高 埋 深 、 应 力 ２８ ５ｍ， ３１ 高 的地质条 件为岩爆 发生提 供 了 良好 的条件 。 高盖 山隧道长 １ ８ 右线 １ ０ ， ７５ ７ｍ（ ７６ ５ｍ） 最大
摘
要 ： 爆 是 隧 道施 工 过 程 中必 须 面对 的 主 要 地 质 灾害 － － ， 岩 ２ ． ． 目前基 于 岩 爆 发 生 机 理 和 治
理 方 式 多种 多样 ， 对 处 于 高原 过 渡 带 的锦 屏 辅 助 洞 工程 以及 海 滨 地 区 高盖 山 隧 道 和 金 瓜 山 隧道 针
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 、 重片 帮和 严
岩爆性 的坍塌 ， 的伴有 声响及 岩片弹射 、 有 能量猛 烈
释放 、 室豁然破 坏 ， 洞 往往 给 人 员 、 械 设备 和 建筑 机 的安全带 来 巨大 的损失 。 在地 下 洞室修 建 过程 中， 由于开挖 使地 应力 重 新 分布 ， 围岩应力集 中， 洞壁平行 于最大初 始应力 在 的部位 ， 向应力梯 度显著 增大 ， 切 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 ， 而 发 生 剪 切 破 坏 。 进
一
图 １ 金瓜山隧道 １ 斜 井 Ｆ ＫＳ ０ １ － ９ ３段 Ｄ １ ＋９ ０ １
岩 爆 造 成掉 块
断裂 型岩 爆 主要 发生 在 岩石 结构 完 整 、 伴有 贯 穿性 结构面或 断层 的岩体 中 ， 体 的应 力 主要集 中 岩 在贯穿性 结构 面附 近 ， 往岩 体 内 的最 大主 应力 大 往 于或接近 岩石单 轴 抗压 强 度 ， 要表 现形 式 为突 发 主
性 的震动 ， 并伴有 强烈 的响声 ， 在有 相交结构 面的围
ຫໍສະໝຸດ Baidu
旦 岩块被剪 断 ， 又具 有较高 的剩余能 量时 ， 致 且 将
使岩块 发生 弹射 ， 完成 弹性势能 到动能 的转换 ， 成 形
岩 中往往 还 因岩爆 震 动 引起 大规 模 的坍 塌 ， 破坏 性
公 路 与 汽 运
埋深达 ７ ３ｍ， 下 水较 丰 富 ， 口段 共 有 ３ ２ 地 进 ０条 富 水 断层 ， 总影响长 度达 ２３ ０ｍ， ５ 占正洞 施工 总 长 的 ２ ． ％。岩爆 、 ３７ 岩射 影响长 度 ４７ ７ｍ， ９ 占正 洞施 工
２ 岩爆 的分 类
岩爆 可划 分 为应 力 型岩爆 和 断裂 型岩 爆 ， 有 各 特点 。应 力 型岩爆 主要 发 生 在 围岩 结构 完 整 、 贯 无 穿性结构 面 的岩 层 中 ， 岩石 的 主应力 达 到 ４ 岩 石 Ｏ 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 （ 图 １ 。 见 ）
Ｈ ｉ 公 路 与 ｔ汽 运 ｔｏ ｓ ｇｈｗａ ｙｓ Ａｕｔ ｍｏ ｉ ｅＡｐｐｌｃ ｉ ｎ ｏ ｖ ｉａ
１０ ４
第 ２期 ２１ ０ ０年 ３月
两类地 层岩 爆 的机理 及 防治
杨 瞻 梦
（ 莆铁 路 股 份 有 限 公 司 ， 建 福 州 ３０ １ ） 向 福 ５ ０ ３
工程 两 处截 然 不 同地 质 条 件 下 的岩 爆 问 题 ， 两 类 地 层 岩 爆 特 点 以及 处 理 措 施 进 行 了 归 纳 总 结 ， 对
对岩 爆 的机 理 以及 防止 措 施进 行 了探 讨 。
关 键 词 ：隧道 ； 爆 ；断裂 型岩 爆 ；应 力型 岩 爆 ； 胀 式锚 杆 ； 破 应 力释 放 孔 岩 水 爆 中图 分 类号 ： ４ ６ ３ Ｕ ５． 文献标志码： Ａ 文 章 编 号 ：６ １ ２ ６ （ ０ ０ ０ —０ ４ － ０ １ ７ — ６ ８ ２ １ ）２ １０ ３
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