岩体力学高地应力的现状以及预测
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
1. 2. 3. 4. 5.
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。
岩石力学与地震动力学研究现状及未来
岩石力学与地震动力学研究现状及未来地震是极具破坏性的自然灾害，而地震的发生和发展受到地震波传播和反射的影响，在地震工程学领域，研究地震波对建筑物、桥梁、隧道等工程设施产生的影响是十分必要的。
岩石力学与地震动力学就是这方面的重要分支之一，它关注的是岩石中物理力学变化的连续性及其与地震波动力学的相互作用，研究岩石中断裂和破坏机理以及地震波在岩石中的传播规律。
本文将从现状、问题和未来发展三个方面，对岩石力学与地震动力学进行阐述。
一、现状1、研究方法多元化岩石力学与地震动力学的研究采用了多种方法，包括了现场实验、室内试验、分析计算等多项技术手段，结合了物理、力学、地学、数学等多学科知识，为理解岩石和地震现象提供了有效的途径。
例如，地震断裂力学、地震波传播模拟等方法已经成为岩石力学与地震动力学研究中重要的手段。
2、研究受社会关注随着地震时有发生，人们对于地震的研究和防范也越来越重视，岩石力学与地震动力学研究的目的也逐渐从基础研究转向了应用研究。
如地震波的数值模拟和建筑的抗震设计研究等，这些应用研究的成果也能够为社会的安全保障作出贡献。
二、问题1、研究成果难以应用岩石力学与地震动力学的研究面临的主要 challenge 是研究成果难以直接应用于实际中，如何将理论研究与实践结合起来是关键所在，需要在研究中不断探索新的应用方向和方法。
2、研究领域局限性大岩石力学与地震动力学研究领域大多局限于地质体的力学特性和构造，由于缺乏对地质体的完整认识，不同地区对于地质体的分类和研究方法也不尽相同，因此需要不断探索和创新，丰富其研究领域。
三、未来1、多领域交叉未来的岩石力学与地震动力学研究必须要更加跨学科、更容易推广应用。
在研究中，需要与工科领域、气象科学、数学、实验和测量等领域达成跨学科交叉合作，关注的不再是某一领域的问题，而是面向更多的社会问题进行深入研究。
2、数据智能化技术的不断进步将会为岩石力学与地震动力学的应用研究提供更多的可能性。
第五节 高地应力地区的主要岩石力学问题
（二）高地应力现象 （1）岩芯饼化现象。 （2）岩爆。 （3）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
（4）岩质基坑底部隆起、剥离以及回弹错 动现象.
图6-26 基坑边坡回弹错动
（5）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6-27 高地应力条件下岩体变形曲线
二 处理高地应力的岩石力学原则 (1)及早发现，及早作出对应措施和准备工作 (2)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。 （3）及早采取临时性和永久性防护措施，使岩爆与 施工人员一定程度隔离开来。在设计支护结构时， 宜设计柔性支护。 （4）工程中设计一定的应力降低措施：切割应力释 放槽，尽量避免引起应力集中的开挖形态，避免不 必要的小型叉洞和形状突变的洞形。
二、高地应力判别准则和高地应力现象
（一）高地应力判别准则 （1）目前国际国内无统一的标准。 （2）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)。 （3）由于不同岩石，弹性模量不同，岩石的 储能性能也不同。按《工程岩体分级标准》 （GB50218-94）：Rc / max 4 称为极高初始地 应力，Rc / max 4 7 为高地应力。 其中：Rc 为岩石单轴饱和抗压强度； max 为垂直洞轴线方向地最大初始地应力。
第五节 高地应力地区的主要岩石力学问题
一、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。
深部开采工程岩石力学现状及其展望
深部开采工程岩石力学现状及其展望摘要：随着浅部资源的日益减少，进入深部开采已成为国内外矿产资源开采的必然趋势。
深部“三高一扰动”的复杂力学环境，使得深部岩体力学特性及其工程响应有着明显的不同，同时也在造成了岩爆、突水、顶板大面积来压和采空区失稳等灾害性事故在程度上加剧，频度上提高，成灾机理更加复杂。
因此，正确认识深部开采工程岩行力学与浅部开采岩石力学的区别，深入研究深部开采条件下的岩体力学特性、工程稳定性控制理论及其设计方法，对于避免深部资源开采中的重大事故发生，降低深部开采的成本，提高经济效益，保证21世纪我国主体能源的后备储量，具有重要的理论指导意义和现实意义。
关键词：深部开采；岩石力学；现状；展望深部开采岩石力学，主要是指在进行深部资源开采过程中引发的与巷道工程及采场工程有关的岩石力学问题。
目前，对能源的需求逐步增加，开采强度也不断加大，这些都造成了浅部资源的日益减少，因而国内外的矿山都相继进入深部资源开采状态。
而开采深度的不断增加，工程灾害也随之增多，这对深部资源安全高效的开采造成了巨大威胁。
1.深部开采岩体的力学特点1.1开采环境深部开采和浅部开采最明显的区别在于深部岩石所处的特殊环境，也就是“三高一扰动”的复杂力学环境。
“三高”主要是指高地温、高地应力和高岩溶水压。
“一扰动”主要是指强烈的开采扰动。
当进入深部开采后，岩体呈现塑性状态，即由各向不等压的原岩应力引起的压、剪应力超过岩石的强度，并且对岩石造成破坏。
1.2力学行为特性深部岩石的“三高一扰动”复杂环境，对深部岩体的组织结构、基本行为特征和工程响应产生根本性的影响。
主要表现在深部岩体动力响应的突变性，深部岩体应力场的复杂性，深部岩体的大变形和强流变性，深部岩体的脆性一延性转化，深部岩体开挖岩溶突水的瞬时性等五个方面。
2 深部开采工作今后研究重点2.1强度确定在浅部开采条件下，由于所处的地应力水平比较低，其工程岩体强度一般采用岩块的强度即可，即在实验室对岩块迸行加载直至破坏所确定的强度。
岩石应力松弛特性研究现状与展望
岩石应力松弛特性研究现状与展望于怀昌;史广诚;刘汉东;赵阳【摘要】介绍了岩石应力松弛与岩石工程长期稳定的相关性,分析了单轴压缩、多轴压缩和剪切应力条件下岩石的应力松弛研究现状,在此基础上,探讨了目前研究中存在的不足之处,提出了岩石应力松弛研究的方向.【期刊名称】《山西建筑》【年(卷),期】2016(042)036【总页数】3页(P63-65)【关键词】岩石;应力松弛;单轴压缩;多轴压缩【作者】于怀昌;史广诚;刘汉东;赵阳【作者单位】华北水利水电大学资源与环境学院,河南郑州450011;华北水利水电大学资源与环境学院,河南郑州450011;华北水利水电大学资源与环境学院,河南郑州450011;华北水利水电大学资源与环境学院,河南郑州450011【正文语种】中文【中图分类】TU452岩石的蠕变和应力松弛直接与岩石的长期强度以及工程的长期稳定性相关，因此，它们一直是岩石流变力学特性研究的两个重要方面。
恒定应力作用下，变形随时间增大而增大的现象称为蠕变，恒定应变作用下，应力随时间增大而减少的现象称为应力松弛，如图1所示。
工程实践表明，在地下洞室、巷道、边坡工程中应力松弛现象普遍存在，工程往往由于岩石的应力松弛而导致变形、破坏［1］。
因此，对于工程的长期稳定和安全来说，岩石的抗松弛性能同样具有重要的影响作用。
尽管研究人员已认识到研究岩石应力松弛特性的重要性，但由于要求试验仪器能够长时间保持应变恒定，因此，岩石应力松弛试验技术难度较大。
目前，与岩石蠕变试验成果相比，岩石应力松弛试验研究成果还相对较少。
下面分别就单轴、多轴、剪切等不同应力条件下，对国内外开展的岩石应力松弛特性研究现状进行阐述。
1.1 单轴压缩应力松弛特性研究周德培［2］进行了中粒石英砂岩单轴压缩应力松弛试验，分析了岩石的应力松弛特征。
基于试验数据，采用双指数函数经验模型描述了岩石的应力松弛行为。
李永盛［3］分别对大理岩、粉砂岩、红砂岩以及泥岩进行了单轴压缩应力松弛试验，分析了四种岩石的应力松弛规律，得出了存在连续型和阶梯型两种常见岩石应力松弛曲线形态的结论。
岩石力学研究的现状和未来
岩石力学研究的现状和未来引言岩石力学是运用力学原理和方法来研究岩石的力学以及与力学有关现象的一门新兴科学。
它不仅与国民经济基础建设、资源开发、环境保护、减灾防灾有密切联系，具有重要的实用价值，而且也是力学和地学相结合的一个基础学科。
岩石力学的发生与发展与其它学科一样，是与人类的生产活动紧密相关的。
早在远古时代，我们的祖先就在洞穴中繁衍生息，并利用岩石做工具和武器，出现过“石器时代”。
公元前2700年左右，古代埃及的劳动人民修建了金字塔。
公元前6世纪，巴比伦人在山区修建了“空中花园”。
公元前613-591年我国人民在安徽淠河上修建了历史上第一座拦河坝。
公元前256-251年，在四川岷江修建了都江堰水利工程。
公元前254年左右（秦昭王时代）开始出钻探技术。
公元前218年在广西开凿了沟通长江和珠江水系的灵渠，筑有砌石分水堰。
公元前221-206年在北部山区修建了万里长城。
在20世纪初，我国杰出的工程师詹天佑先生主持建成了北京-张家口铁路上一座长约1公里的八达岭隧道。
在修建这些工程的过程中，不可避免地要运用一些岩石力学方面的基本知识。
但是，作为一门学科，岩石力学研究是从20世纪50年代前后才开始的。
当时世界各国正处于第二次世界大战以后的经济恢复时期，大规模的基本建设，有力地促进了岩石力学的研究与实践。
岩石力学逐渐作为一门独立的学科出现在世界上，并日益受到重视。
目前国际上已建和正建的大坝，最大高度超过300m，地下洞室的最大开挖跨度超过50m，矿山开采深度超过4000m，边坡垂直高度达1000m，石油开采深度超过9000m，深部核废料处理需要考虑的时间效应至少为1万年，研究地壳形变涉及的深度达50-60km，温度在1000oC以上，时间效应为几百万年。
今后，随着能源、交通、环保、国防等事业的发展，更为复杂、巨大的岩石工程将日益增多。
但是，国际上有许多工程由于对岩石力学缺乏足够的研究，而造成工程事故。
其中最著名的是法国马尔帕塞（Malpasset）拱坝垮坝及意大利瓦依昂（Vajont）工程的大滑坡。
高地应力软岩大变形机理及防治措施研究现状
高地应力软岩大变形机理及防治措施研究现状作者：何欣来源：《卷宗》2019年第32期摘要：随着我国基础设施建设的不断发展，在各种复杂地质环境下修建的隧道会越来越多，特别是在围岩软弱，高地应力存在的隧道中。
在这种隧道的施工期间，隧道周边支护结构受力不断增加，受力时间长，变形增大。
最终导致支护结构变形破坏，严重影响正常施工。
为了有效的给出防治措施，就必须先弄清楚高地应力下软岩大变形的机理。
关键词：高地应力;大变形机理;防治措施1 引言近年来，我国的经济建设取得了巨大的进步，基础设施的建设发展迅速。
隧道的建设在我国的基础设施建设中有着举足轻重的地位。
目前隧道建设过程中隧道埋深越来越大，初始应力越来越高。
隧道周边也存在许多软弱围岩，软弱围岩一般认为是强度不高、表面风化严重、流变作用明显、破碎的具有这一类特质的岩石的总称。
在这种环境下修建隧道时，流变大、位移大等问题不断涌现。
基于这种情况，对其变形机理和防治措施研究成为了工程工作者的研究重点。
2 高地应力隧道大变形机理及防治措施研究该怎么定义高地应力呢？陶振宇[1]认为高地应力环境是指上部岩体总的质量小于岩体水平应力分量时。
目前对软岩的定义大致可以分为三种，分别是工程定义、指标化定义和描述性定义。
何满潮根据软岩的塑性机理和强度变化特征，把软岩划分为了四种，分别是高应力软岩、膨胀性软岩、复合型软岩、节理化软岩。
对于变形的产生，Terzaghi[2]根据大变形产生的原因将大变形划分为了两类。
第一类是挤出变形。
是指隧道开挖后岩体应力重新分布，造成部分岩体受力超过限制而产生变形。
第二类是膨胀变形，指围岩中的一些膨胀性矿物质与水发生反应而变形破坏。
除此之外，Anagnostou[3]认为大变形可以在任意岩层中产生，这是因为大变形主要取决于地应力的初始状态和岩层强度。
2.1 下面将列举二个例子分析高地应力软岩大变形机理及防治措施研究2.1.1 榴桐寨隧道[4，5]榴桐寨隧道是成都到兰州铁路线上一个必经隧道，它位于茂县与龙塘之间，修建时采取的是左线和又线分开修建的方案，其中左线和右线间距为30-40m。
地应力主要测试和估算方法回顾与展望_王成虎
ASＲ 法 会 受 到 测
第5 期
王成虎： 地应力主要测试和估算方法回顾与展望
973
图 1 非弹性应变恢复法原理示意图 （ Amadei and Stephasson，1997）
Fig． 1 Principal behind the anelastic strain recovery （ Amadei and Stephasson，1997）
warpinski和teufel1986在表l原地应力测试和估算方法汇总t铀lelsummaryofinsitilst懈s姻6matememods方法类别序号中文名称英文名称缩写l非弹性应变恢复法差应变曲线分析法差波速分析法andasticstrainrecoveiyasr2di归ferentialstraincuheanalysisdsca基于岩芯的方法3dibrentialwavevelocityanalysisdwvadrillinginducedfiactuieincoredifc4饼状岩芯岩芯诱发裂纹法corediscingcdacousticemissionmethodae5声发射法6圆周波速各向异性分析法岩芯二次应力解除法微裂隙岩相分析法轴向点荷载分析法微型水压致裂法套筒压裂法原生裂隙水压致裂法套芯解除钻孔崩落孔壁诱发张裂缝钻孔变形钻孔渗漏实验地倾斜调查断层滑动反演新构造运动节理测绘火山口排列调查震源机制解地球物理测井微震测井定向circumferena1velocityanisotr叩ycva0vei撕ngofarchivedcore0cacpetr鸭mphicex锄ination0fmicrocracks789axialpointloadtesc10micr0hydraulicfhcturinghfslvefracturingsfhydraulictest0verco血幄method0c基于钻孔的方法1112ofpreexistingfractureshf1314boreholebreakoutsbbo15drillinginducedfi粥turesdif16boreholedeibnnationkako扛testlidt1718earthtiltsunrev19faultslipdata地质学方法20sudacem印pigofneotectonicjointsvolc飘icventaligimenteanhquakeal2122mechanisms地球物理方法地震学方法23geophysicajlo晤ng伽玛射线正交偶极子声波测井扁千斤顶法24jackigmethodsu凼cereliefmetllods基于地下空间25表面解除法反分析法的方法26reverseanalysismethod注
高地应力软岩隧道大变形预测及防治研究
高地应力软岩隧道大变形预测及防治研究摘要：总结高地应力软岩隧道大变形成因，比较各种大变形预测技术，归纳大变形防治措施。
分析表明：大变形形成机制、变形模式与一般围岩变形破坏不同，需要加强研究；目前还没有形成一套系统、完善和易于推广应用的现场地质分析、监测试验、分析评价预测体系；在支护参数方面，需要一套预测预报方法体系和相应工程对策；针对不同机制、不同等级的大变形，需制定合理大变形防治措施。
以期为今后软岩大变形稳定性控制提供有益参考。
关键词：隧道稳定性高地应力大变形预测与防治高地应力下软弱围岩挤压大变形，是目前备受关注的隧道难题之一，其变形机理及结构受力特征复杂，目前尚未得到完整的解决。
首例严重的交通隧道围岩大变形是1906年竣工的长19，8km辛普伦I线隧道；我国南昆铁路线家竹箐隧道390m(IDK579+170～+560)洞段发生大变形：日本艾那山I线400m大变形路段用36个月才得以通过。
总之，目前在围岩大变形机制、围岩大变形的预测理论和控制技术方法体系方面值得进一步深入研究，具有科学理论意义和现实价值。
1 大变形成因分析1.1地质方面的原因根据我国大量隧道统计，大变形隧道多发生在泥岩、页岩、千枚岩等软岩，在构造及风化影响显著时变形更大，同时伴有地下水渗流和高地应力时更易产生大变形。
1.2施工方面的原因隧道围岩变形量的大小除受地质条件客观因素影响外，与施工方法及手段有很大的关系。
如果喷锚支护施做不到位、仰拱和二次衬砌距离掌子面距离过长、开挖后无法及时封闭成环，而重点放在施工进度，施工单位变形监控量测不规范或不及时、钢架底部悬空或长期积水浸泡，得不到及时处理等因素都对大变形的发生有直接的影响，甚至促进了大变形发生。
1.3设计方面的原因主要表现在对地质条件了解不够，根据有限的探孔了解地质情况，对变形程度估计不足，以致支护措施不到位。
如果设计的锚杆不够长，就无法穿过松动圈，对围岩加固起不到很好的作用。
地应力研究现状以及在工程应用中存在的问题
地应⼒研究现状以及在⼯程应⽤中存在的问题地应⼒研究现状以及在⼯程应⽤中存在的问题。
地应⼒存在於地壳中的应⼒。
⼴义上也指地球体内的应⼒。
它包括由地热﹑重⼒﹑地球⾃转速度变化及其他因素产⽣的应⼒。
地质⼒学认为﹐地壳内的应⼒活动是使地壳克服阻⼒﹑不断运动发展的原因﹔地壳各处发⽣的⼀切形变﹐如褶皱﹑断裂(见节理﹑断层)等都是地应⼒作⽤的结果。
通常﹐地壳内各点的应⼒状态不尽相同﹐并且应⼒随(地表以下)深度的增加⽽线性地增加。
由於所处的构造部位和地理位置不同﹐各处的应⼒增加的梯度也不相同。
地壳内各点的应⼒状态在空间分布的总合﹐称为地应⼒场。
与地质构造运动有关的地应⼒场﹐称为构造应⼒场。
通常指导致构造运\动的地应⼒场。
有⼈也将由於构造运动⽽产⽣的地应⼒场简称为构造应⼒场。
在地质⼒学中﹐构造应⼒场是指形成构造体系和构造型式的地应⼒场﹐包括构造体系和构造型式所展布的地区﹐连同它内部在形成这些构造体系和构造型式时的应⼒分布状况。
有多少类型的构造体系﹐就有多少种类的构造应⼒场。
⼀定型式的构造体系所代表的应变图像﹐反映了其构造应⼒场的特徵。
通过对构造应⼒场的分析研究﹐可以推演构造运\动的⽅式和⽅向﹐把各个⼤陆及地区运动的⽅式和⽅向综合起来﹐可以推断地壳运\动的⽅式和⽅向﹐进⽽探索地壳运动的起源。
存在於某⼀地质时期内的构造应⼒场称为古构造应⼒场。
现今存在的或正在活动的地应⼒场称为现今构造应⼒场。
现今构造应⼒场的研究﹐既要实地考察挽近地质时期﹐特别是第四纪以来﹐岩⽯﹑地层发⽣的构造变形以及地区的升降﹐也要⽤适当的仪器装置及其他⽅法﹐直接测量现今地应⼒的活动。
进⾏地应⼒测量时要根据活动的构造体系﹑活动的构造带(如地震带)和重⼤⼯程建设要求来布置测点﹐同时配合相应的地质⼯作。
地应⼒活动会产⽣或影响地质构造。
剧烈的地应⼒活动会引起地震。
地应⼒活动还可影响地壳内岩⽯﹑矿物的物理性质和化学性质。
因此﹐也可以利⽤这种物理和化学性质的改变来分析地应⼒的活动情况。
高地应力区双护盾TBM隧道围岩性态即时判示分析
Vol. 18Feb. 2022第18卷第1期2022年2月地下空间与工程学报Chinese Journal of Underground Space and Engineering高地应力区双护盾TBM 隧道围岩性态即时判示分析邓荣贵I ,钟志彬2 ,陈炜韬3 ,傅支黔'，曾鹏$(1.西南交通大学土木工程学院，四川成都610031 ；2,成都理工大学环境与土木工程学院，四川成都610059；3,中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司，四川成都610072)摘要：青藏高原及其东缘高山区的交通建设和能源开发，需要修建众多的深埋长大隧道，采用TBM 掘进具有显著优势。
依托西藏雅鲁藏布大峡谷DXL 隧道双护盾TBM 掘进施工，就 隧址区工程地质环境、基于尾渣的围岩特征信息的即时获取方法以及围岩性态判别等进行了 研究,，结果表明：(1)高地应力环境下，隧址区裂隙性硬质围岩微细观破裂，造成宏观大变形 是引起TBM 掘进机卡机的主要原因；(2)综合尾渣分析和管片灌浆孔观测，能够获得隧道掌子面附近围岩即时岩性、岩体结构与变形性态等重要信息及参数；(3)基于围岩即时信息及参数，提出围岩工程地质性态即时分析指标及原则，能够定量地对双护盾TBM 掘进隧道围岩工 程地质性态做出综合的即时判断。
本文的理念和思路为双护盾TBM 掘进和传统隧道施工地 质超前预测预报提供了一种简单、有效、即时的补充方法关键词：公路隧道;TBM ；高地应力；围岩变形；尾渣块体；即时判示中图分类号:TU94 文献标识码:A 文章编号：1673-0836(2022)01-0330-10Real-time Discriminant Analysis of Surrounding Rock Features forDouble Shield TBM Tunnel in High Geostress ZoneDeng Ronggui 1 , Zhong Zhibiii 2 ,Chen Weitao 3, Fu Zhiqiati ' ,Zeng Peng 2(1. School of Civil Engineering , Southwest Jiaotong University , Chengdu 610031 , P. R. China ; 2. College of Enivironmentand Civil Engineering , Chengdu University of Technology , Chengdu 610059, P. R. China ; 3. Chengdu Investigation & DesignResearch Institute Co., Lid., of China Power Construction Corporation , Chengdu 610072, P. R. China )Abstract : Numerous long and deep tunnels would be constructed for the development of transport and energyresources in the high mountains along the Qinghai-Tibet plateau and its eastern margin. The TBM tunnelingmethod has significant advantages. Based on the double-shield TBM project of DXL tunnel in Brahmaputragrand canyon , Tibet, the engineering geological conditions of tunnel site, the tail ballastless-dependent instant acquisition and real-time features of surrounding rock were presented. The results show that ( 1 ) the main reason forjamming TBM was that the fracture of cracked and hard rock mass led to large deformation of surrounding rock under high geostress. ( 2 ) Valuable information and parameters of real-time lithology, rock mass structureand deformation near the tunnel face could be obtained immediately by comprehensive observation of tail ballastlessand segment grouting holes. ( 3 ) Based on the real-time information and index of surrounding rock , the real time discriminant analysis index and criterion of engineering geological features of surrounding rock was proposed ,which can (juantificationally evaluate the real-time engineering geological features of suiTounding rock at the double-收稿日期:2021-08-12(修改稿)作者简介:邓荣贵(I960-),男，四川自贡人，博士，教授，主要从事工程地质及岩体力学特性方面的教学与科研工作。
岩体力学高地应力的现状以及预测
高地应力地区岩体工程岩爆预测研究状况2009级水利水电工程专业第五组指导教师：伍迪（西昌学院工程技术学院，四川西昌 615013）摘要从高地应力的含义、岩爆及其主要特征、岩爆烈度分级及其预测方法、岩爆安全防护与防治工程措施等方面着手，较为系统地阐述了国内外高地应力与岩爆有关问题的研究现状。
【关键词】高地应力岩爆研究现状High stress area rock engineering rock burst prediction researchsituation[ Abstract ]From the meaning of high geostress, and its main features, rock burst of rock classification and its prediction method, the intensity of the safety protection and prevention of rock burst from the aspects such as engineering measures, and comparatively systematically expounds the high ground stress at home and abroad and the present situation of the study of rock problems.【 key words 】: High geostress Rock burst Research status1高地应力的含义国内外对高地应力的含义迄今还未达成统一的认识。
例如，工程实践中大多将大于20 MPa的硬质岩体内的初始应力称为高地应力；法国隧协、日本应用地质协会和前苏联顿巴斯矿区等部门在勘察、设计阶段则采用岩石单轴抗压强度(Rb)和最大主应(δ)的比值Rb 。
(即岩石强度应力比)来划分地应力高低级别(表1)，这样划分和评价的实质是可以反映岩体承受压应力的相对能力。
高地应力隧道的预判及应对
高地应力隧道的预判及应对摘要：地质构造和地层岩性的不确定性，给隧道施工带来了极大困难。
在施工过程中，加强超前地质预报，提前预判岩爆风险，采取相应的应对措施，对保证人身安全和施工安全有着极为重要的意义。
关键词：隧道；岩爆；超前地质预报。
1.前言目前，我国公路、铁路隧道均在朝长大、深埋的方向发展，随之，伴随深埋隧道的是较大的地应力，高地应力引起的岩爆，是一种突发性地质灾害，不仅影响人身、设备的安全，影响施工进度，并且在一定程度上容易造成超挖、破坏初期支护等。
因而，对岩爆有准确的预判，同时根据地质预报及试验室得出的相关岩体数据，计算得出岩爆深度，采取与之相对应的应对措施尤为重要。
1.岩爆预测方法岩爆是较为复杂的地质灾害问题，影响的因素较多，在表现形式上为多样性、复杂性。
国内外很多学者已针对隧道岩爆深度做进行过相对较多地研究,预判的方法已较多,但仍在一些实际地下隧道建设施工设计中,多次建议使用隧道岩爆临界深度预报法。
此研究方法也是第一个由我国侯发亮教授研究组在1989年所提出来的,即使隧道在完全不需考虑地质构造应力变化的地质条件情况下,因隧道围岩埋入深度过大,上覆的岩体自重增大仍不可避免引起隧道岩爆。
式中：H—岩爆临界深度；cr—岩石饱和抗压强度；Rbμ—泊松比；γ—岩石的容重。
1.岩石单轴抗压强度R测定方法b用饱和状态下形成的岩石立方体试件的相对抗压强度进行试验，进一步分析或评定该岩石单轴相对的相对抗压强度。
选择压力试验机、钻石机、切石机、磨石机、抛光游标卡尺机及试验水池等测试仪器设备。
立方体的试件,边长一般要求为70mm。
每一小组的被试件数量6个。
用游标卡尺量取试件尺寸边长(精确至0.1mm)时,对其中每个立方体试件可分别在各立方体顶面的下面和从其两个底面上再分别对各面向下量取其任何两个底面边长,以计算立方体的各个顶面在上下底面相互的平行的方向内的其任意的两个面边长及其和的任何两个面算术平均值时即可进行计算而求得的其承压面积A。
矿井岩体应力状态的区域预测研究
人类的工程活动所涉及 的是地壳的局部 区域 ， 局部区域岩体应力状态的预测对矿 山开采、 地下建
筑工程、 油气 田和地热能的开发利用 、 核电站建设及 工程稳定性评价、 特别是对煤矿开采 中的诸如巷道
受力的不均匀性也逐渐显示 出来 。因此 ， 根据最大
１２ 地应力测量方法 ．
地应力是引起采矿工程围岩 、 支护变形和破坏、 产生矿井动力现象 的根本作用 力 ， 在诸 多的影响采
矿 工程稳定性的因素 中， 地应力状态是最重要和最
维普资讯
采
矿
技
术
矿 井 岩 体 应 力 状 态 的 区 域 预 测 研 究
温彦 良
（ 鞍山科技大学土木与交通工程学院， 辽宁 鞍山市
摘
１４ ５ ） １０ １
要： 针对井田深部开采的矿 山压力问题 ， 区域地质构造分析的基础 上， 用空芯 包 在 采
体测量方法 ， 对矿 井进行 了地应力测量 ， 并以此 为边界条件 ， 模拟 了整 个井田范围 内的岩 体应力状 态。模 拟结果为井下工程设计和稳 定性分析 、 巷道合理布局和锚杆 支护设计提
岩石中的应力状态是一个决定因素。
轴 向应选择在最大水平 主应力方 向上 ； 当垂直应力 大于水平应力时 ， 的轴 向则应选择 在最小水平 巷道
主应力方 向上 。
分析表明 ， 在水平应力为主的情况下 ， 巷道轴线 与最大主应力方向夹角小时 ， 巷道周边受力较小且
比较均匀 ； 随着夹角增大 ， 巷道受力也逐渐增大 ， 且
前提条件。
现象区域预测 ， 实现采矿决策和设计科学化 的必要 ２ ２ 地应 力测量 ．
高地应力地区的主要岩石力学问题
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工程应用
通过对高地应力地区岩石的强度与稳定性进行分析，可以为相关工程提供重要的设计依据和施工 建议，确保工程的安全性和经济性。
03 高地应力地区主要岩石力 学问题
岩爆现象及产生条件
岩爆现象
岩爆是高地应力地区岩石在开挖过程中因应力释放而导致的 突然、猛烈破坏现象，常伴随岩石弹射、剥落和破裂声。
对象包括各种天 然岩石和人工岩石，如地壳中的 岩层、矿山中的矿体、水利工程 中的坝基和岸坡等。
高地应力地区特点
高地应力
高地应力是指地壳内部由于自重、 构造运动等因素产生的应力，其
大小和方向随时间和空间而变化。
复杂地质环境
高地应力地区通常伴随着复杂的地 质环境，如断层、褶皱、节理等， 这些地质构造对岩石的力学性质产 生重要影响。
高地应力地区的主要岩石力学问题
目录
• 岩石力学基础概念 • 高地应力地区岩石力学性质 • 高地应力地区主要岩石力学问题 • 岩石力学实验方法与技术应用 • 高地应力地区工程实践案例分析 • 预防措施与治理方案设计
01 岩石力学基础概念
岩石力学定义与研究对象
岩石力学定义
岩石力学是研究岩石在外界因素 （如荷载、温度、湿度等）作用 下，岩石的应力、应变、破坏、 稳定性及其加固的学科。
治理方案制定原则和目标
原则
安全可靠、经济合理、技术可行、环保可持续。治理方案应确保高地应力地区 的稳定性和安全性，同时考虑经济成本和技术实现的可行性，并符合环保要求。
目标
降低地应力、改善岩石力学性质、提高工程稳定性。通过治理方案实施，旨在 降低高地应力地区的应力水平，改善岩石的力学性质，提高工程的整体稳定性。
岩体中的应力分布与变形规律研究
岩体中的应力分布与变形规律研究岩体是地质学领域的重要研究对象，它承载着地球表面的各种构造和地质现象。
岩体的应力分布和变形规律对于地质灾害的预测和防治、矿产资源开发以及地下工程建设等具有重要意义。
本文将探讨岩体中的应力分布和变形规律的研究进展。
一、岩体的应力分布岩体中的应力分布受到多种因素的影响，如地球引力、地壳运动、构造应力等。
地球引力使得岩体中的应力呈现垂直向下的分布，即最大主应力垂直于地表。
地壳运动和构造应力则对岩体中的应力分布产生了复杂的影响。
研究表明，地壳运动主要通过断裂和褶皱形成，导致岩体中形成复杂的应力分布。
断裂带是岩体中应力集中的区域，断裂面上的剪切应力极大，容易发生地震等地质灾害。
褶皱带则是岩体中应力分布复杂的区域，由于受到弯曲应力的作用，褶皱形成后岩石中应力会有较大的变化。
此外，构造应力也对岩体中的应力分布产生重要影响。
构造应力是由板块运动和地球内部应力引起的，不同构造应力作用下岩石中应力的分布也不同。
例如，当岩体受到逆冲断层的挤压作用时，岩体中的应力会呈现向上的集中分布。
二、岩体的变形规律岩体的变形规律是研究岩体力学性质的重要内容，掌握岩体的变形规律对于地下工程建设和防治地质灾害具有重要意义。
岩石的变形规律主要有弹性变形和塑性变形。
弹性变形是指岩石在外力作用下发生的可逆变形，当外力撤离后岩石能够恢复原状。
塑性变形则是指岩石在外力作用下发生的不可逆变形，当外力撤离后岩石不能完全恢复原状。
岩体的变形规律受到应力大小和岩石性质的影响。
在低应力下，岩石主要表现为弹性变形，变形量较小。
而在高应力下，岩石会发生较大的塑性变形，如岩石的破裂、滑动等现象。
此外，岩体的变形规律还受到温度和水分等因素的影响。
温度的变化会导致岩石体积发生变化，从而引起变形。
水分的存在使得岩石的韧性增加，抵抗外力的能力增强。
三、岩体的研究方法研究岩体中的应力分布和变形规律有多种方法。
其中，地应力测量是研究岩体应力状态的重要手段。
高地应力
浅谈高地应力地区的几个常见问题Discussion on A Few Problems in the Areas with HighGround Stress学生姓名指导教师摘要通过对地应力级别的判别与影响因素分析，岩爆预测方法与防治控制措施，洞室各种硬度岩体的大变形问题的弹塑原理与控制机理等使用一些基本理论来进行分析，高地应力条件下各种大变形问题的弹塑性理论原理和蠕变破坏理论的分析，探讨工程措施的基本原理与基本处理方法，并总结了几种关键的处理方法，对高地应力区域工程设计与施工提供参考。
关键词：地下洞室；高地应力；岩爆；大变形；弹塑性理论；蠕变破坏理论；施工AbstractThis paper analyzes the factors that determine magnitude of in—situ stress and Its influence，the rock burst prediction method and its prevention and control measure，elastoplasticity causing principle and control mechanism of large deformation of rock mass with various hardness，theory and principle of elastoplasticity and creepage failure of various large rock mass due to deformation under high in—situ stress by using the basic theories based on the high in—situ stress occurring in construction.The paper also probes into both basic principles engineering measures and basic treatment methods and finally summarizes number of key treatment methods，which give a reference to both design and construction of an underground chamber c located in the zone with high in—situ stress．Key words：underground chamber ；high in—situ stress；reck burst；large deformation；elastoplastic theory；creepage failure theory；construction目录摘要Abstract第一章引言................................................................................................................................ - 1 - 第二章地应力级别的判别与影响因素.................................................................................... - 1 - 第三章高地应力岩爆问题及其防治........................................................................................ - 3 -3.1岩爆问题及研究现状.................................................................................................... - 3 -3.2岩爆烈度分级及其预测方法........................................................................................ - 4 -3.2.1岩石力学室内试验与分析预测......................................................................... - 4 -3.2.2现场测试预测预报............................................................................................. - 5 -3.2.3多因素综合评判预测......................................................................................... - 5 -3.3岩爆安全防护与防治工程措施.................................................................................... - 6 -3.3.1岩爆安全防控措施............................................................................................. - 6 -3.3.2岩爆防治工程措施............................................................................................. - 7 - 第四章大变形问题及原理与控制机理.................................................................................... - 8 -4.1弹塑性理论.................................................................................................................... - 8 -4.2蠕变破坏理论................................................................................................................ - 9 -4.3大变形的控制基本原理.............................................................................................. - 10 -4.4大变形防治措施.......................................................................................................... - 11 - 第五章结束语.......................................................................................................................... - 12 - 参考文献.................................................................................................................................... - 13 -第一章 引言近年来，随着世界经济的发展，公路、铁路隧道等地下工程因交通行业的需要而迅速发展，其“长、大、深、群”的特点日趋明显，而它们所处的地质条件等则往往易于形成高地应力现象，并经常引发岩爆，大变形等严重的相关施工地质灾害问题。
(完整版)高等岩石力学高地应力区隧道岩体工程问题邓荣贵
高等岩石力学高地应力区隧道岩体工程问题指导教师：邓荣贵教授学生：学号：目录1研究背景 (1)2 高地应力区隧道硬岩岩爆工程问题 (2)2.1 岩爆现象的认识 (2)2.2 岩爆分类研究 (2)2.3 岩爆强度分级研究 (3)2.4 岩爆形成机理研究 (3)2.5 岩爆预测研究 (5)2.5.1 强度理论预测 (6)2.5.2 能量理论预测 (7)2.5.3 刚度冲击理论预测 (8)2.5.4 数学预测 (9)2.5.5 损伤理论 (9)2.5.6 以探测技术为基础的岩爆预测 (10)2.5.7 根据特殊的地质现象进行宏观预测 (10)2.6 岩爆的防治研究 (11)2.6.1 改善围岩的物理力学特性 (11)2.6.2 改善围岩应力条件 (11)2.6.3 加固围岩 (11)2.6.4 改进施工工艺 (11)3 高地应力区软弱围岩隧道工程大变形问题 (12)3.1 大变形现象 (12)3.2 大变形的机理与分类研究 (13)3.3 大变形预测 (16)3.3.1 挤出预测 (16)3.3.2 膨胀变形预测 (19)3.4 大变形防治 (20)4 存在的问题 (23)5 学习高等岩石力学的思考 (24)5.1 收获 (24)5.2 对课程的希望和建议 (26)1研究背景目前，隧道工程己经向“长、大、深、难”方向发展。
因而，由于地质灾害、大断面、高地应力、围岩软弱、硬岩、节理裂隙发育、涌水突泥、瓦斯等问题，越来越多的隧道工程的设计与施工遇到了巨大的困难。
其中，高地应力、软弱围岩大变形和硬岩岩爆问题是经常遇到且最难解决的问题。
对于埋深大或构造应力复杂的高地应力隧道，开挖后围岩受到高地应力作用的特殊作用，岩体被挤压、拉裂从而产生松弛、蠕变，往往会产生岩爆、大变形等诸多问题。
工程中，软弱围岩是指在工程力作用下能产生显著塑性变形的工程岩体，具有软、弱、松、散等低强度的特点，承受荷载的能力极低。
在一定地应力水平(或埋深)条件下，对软岩(当围岩级别较高时)隧道施工极易发生塌方及较大的塑性变形。
高地应力的机理及其现象
高地应力
• 不同国家对高地应力的定义是很悬殊的，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
• 一般来说：所谓高地应力是指初始应力特别是它 们的水平初始应力分量大大超过其上覆盖层的岩 体的重量。
垂直和水平地应力分布
• 为了解决现在工程上的许多难题，各国都对垂直应力和水 平应力进行了相应的研究。
（从实验曲线可以看出， 实验室与野外测试结果 比较，斜率有了明显差 异。）
高地应力研究意义重大
• 高地应力条件下岩石表现出十分特殊的力学行为。
• 研究高地应力下岩体的特性，对于揭示卸载岩体 的力学行为及其破坏的力学机理、完善和发展岩 体力学理论、研究人类工程活动诱发的地质灾害 机理等方面均具十分重要的理论意义,而且对于岩 体工程实践也具有重大的经济效益和很高的实用 价值。
※岩爆
• 也称冲击地压，它是一种岩体中聚积的弹性变形势能在一 定条件下的突然猛烈释放，导致岩石爆裂并弹射出来的现 象。
一般认为，有五大因素影响或控
制岩爆的发生：
(1)岩石干燥无水； (2)岩石抗压强度较高(>80MPa)； (3)岩石完整性好； (4)隧道埋深较大； (5)最大初始地应力，岩石单轴抗 压强度>l/7。
特点如下： • a. 所有的饼状岩芯在形态上均有其共同特征； • b. 饼状岩芯是钻进过程中差异卸荷回弹的产物，
破裂主要发生在一定高度的岩芯根部； • c. 饼状岩芯的产生需具备特定的岩体力学条件； • d. 弹性高，储能条件好的岩性条件，如火成岩； • e. 整体块状的岩体结构条件； • f. 高地应力条件，最大主应力在30MPa以上；
（岩爆发生机理）
※岩质基坑底部隆起、剥离以Fra bibliotek回弹错动• 基坑开挖完成后,基坑 底面的变形量由两部分 组成:
煤矿高地应力区围岩支护报告
表3 锚固体强化系数对比
锚杆密度 单向加载 /根*（400cm2 极限强 残余强 Kj ）-1 度/MPa 度/MPa 平面应变加载 Kc 极限强 度/MPa 残余强度 /MPa Kj Kc
0 2
3 4 5 6 8
1.238 1.275
1.35 1.43 1.50 1.575 1.675
0.060 0.065
大扭矩施工机具是高强锚杆支护成败的关键： 液压扭矩转换机具是目前条件下最好的选择；
有条件的矿井可采用台车——既能实现全断面任意角度打 眼施工，又能提供锚杆安装必须的大扭矩。
对 策
围岩稳定辅助措施 除了采用高强锚杆支护外，实践证明，辅助以高 强并具有一定韧性的混凝土喷层，并在靠近巷道 表面300~500mm范围内注入适量的浆液，能将巷道 表面由于破裂松动的岩体予以有效的固结与损伤 修复，有利于改善围岩应力状态和岩体完整性、 提高岩体自身强度，维护围岩长期稳定，大大延 长巷道翻修周期、减少翻修量，提高生产率。 光面爆破是确保高强锚杆有效支护的一项关键技 术措施。
结
语
一．高地应力区巷道最有效的支护手段还是锚杆支
护；及时施加高初锚力，采用超高强的树脂锚杆 及其适当的布置方式是确保围岩稳定的根本保证。 锚杆与围岩潜在滑移面的最佳角度为±22.5°。 二．锚喷之后的注浆固结有利于围岩的破裂损伤修 复，恢复围岩的完整性，因而有利于围岩稳定。 三．光面爆破对锚杆支护的成败起决定性作用。 四．要保证锚杆的有效支护，必须对锚固力和围岩 位移进行长期监控，并根据监测结果及时采取补 强支护措施。
1.00 1.00 1.04 1.12
1.11 1.17 1.26 1.32 1.38 1.19 1.27 1.33 1.43 1.56
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高地应力地区岩体工程岩爆预测研究状况2009级水利水电工程专业第五组指导教师：伍迪（西昌学院工程技术学院，四川西昌 615013）摘要从高地应力的含义、岩爆及其主要特征、岩爆烈度分级及其预测方法、岩爆安全防护与防治工程措施等方面着手，较为系统地阐述了国内外高地应力与岩爆有关问题的研究现状。
【关键词】高地应力岩爆研究现状High stress area rock engineering rock burst prediction researchsituation[ Abstract ]From the meaning of high geostress, and its main features, rock burst of rock classification and its prediction method, the intensity of the safety protection and prevention of rock burst from the aspects such as engineering measures, and comparatively systematically expounds the high ground stress at home and abroad and the present situation of the study of rock problems.【 key words 】: High geostress Rock burst Research status1高地应力的含义国内外对高地应力的含义迄今还未达成统一的认识。
例如，工程实践中大多将大于20 MPa的硬质岩体内的初始应力称为高地应力；法国隧协、日本应用地质协会和前苏联顿巴斯矿区等部门在勘察、设计阶段则采用岩石单轴抗压强度(Rb)和最大主应(δ)的比值Rb 。
(即岩石强度应力比)来划分地应力高低级别(表1)，这样划分和评价的实质是可以反映岩体承受压应力的相对能力。
表1 国外部分国家地应力分级方案地应力级别高地应力 中等地应力 低地应力岩石强度应力比（Rb/δ） <2 2～4 >4我国陶振宇教授(1983)对高地应力给出了一个定性的规定：所谓高地应力是指其初始应力状态，特别是它们的水平初始应力量，大大地超过其上覆岩层的岩体重量。
这一定性规定强调了水平地应力的作用。
天津大学薛玺成等(1987)建议用下式来划分地应力量级：011/n I I =式中 1I — — 实测地应力的主应力之和；1I — — 相应测点的自重应力主应力之和； n — — 比值。
显然，表2中薛玺成等人的地应力分级方案在表2 地应力分级方案(薛玺成等。
1987)地应力级别 一般地应力 较高地应力 高地应力n l ～ 1．51．5～2 >2 说明n=1时为纯重力应力场在应力场中30％ ～5o ％是造应力产生的，其余为重力场应力 50％ 以上的地应力值是由构造应力产生的物理概念上与陶振宇教授的高地应力定性规定并无本质区别。
姚宝魁、张承娟(1985)认为，陶振宇等人的分级、评价方法没有考虑岩体的变形和稳定条件，因而在工程建设实践中没有实用值；他们认为，应从工程岩体的变形破坏特性出发，来考虑地应力对不同岩体的影响程度，建议以下式作为判断高地应力的标准：1015~02d σ≥（..）R实际上，上式继承了Barton 等人(1974)Q 系统分类指标的物理概念。
我国建设部、国家技术监督局1994年联合发布的《岩土工程勘察规范》(GB50021—94)附录2中也采用岩石强度应力比(Rb ／z ．)来划分高地应力级别，这是迄今为止可以参照的我国最具权威性的规范标准，它规定：Rb ／z ．=4～ 7为高地应力，Rb ／z <4为极高地应力。
显见，我国的这一规定中高地应力的含义与表1中的国外部分国家地应力分级方案有很大出入，这反映出不同国家对高地应力的定义是很悬殊的。
实际上，我们认为，高地应力是一个相对的概念，并且它与岩体所经受的应力历史和岩体强度、岩石弹性模量等诸多因素有关。
中科院孙广忠教授(1993)就曾指出：强烈构造作用地区，地应力与岩体强度有关；轻缓构造作用地区，岩体内储存的地应力大小与岩石弹性模量直接有关，即弹性模量大的岩体内地应力高、弹性模量小的岩体内地应力低。
孙广忠教授还提出了高地应力地区的6大地质判断标志(表3)，表3中同时还列出了低地应力地区的一些地质判断标志，以便对比分析。
表3 高、低地应力地区的地质标志高地应力地区的地质标志低地应力地区的地质标志1围岩产生岩爆、剥离现象 2围岩收敛变形大3软弱夹层挤出4钻孔出现饼状岩芯5开挖无渗水现象6开挖过程有瓦斯突出1围岩松动、塌方、掉块2围岩渗水3岩体节理中有夹泥4岩脉内岩块松动，强风化5断层或节理中有次生矿物晶族、孔洞等2 岩爆问题及研究现状2．1 岩爆及其主要特征岩爆是高地应力条件下隧道开挖后来不及作初期支护或初期支护加固强度不够的情况下所发生的围岩失稳现象，一般二次衬砌完成后，较少再有岩爆现象发生。
岩爆就其破坏机制而言，是一种开挖卸荷条件下高地应力区地下洞室岩体自身积蓄的大量弹性应变能突然猛烈释放所造成的拉张脆性或张、剪脆性并存的急剧破裂或爆裂破坏灾害现象。
爆裂破坏所造成的岩块(片)则可以爆裂松脱、爆裂剥离、爆裂弹射或抛掷等不同方式脱离母岩体，进而直接威胁施工人员、设备的安全，增大超挖和落石的处理，增加支护工程量，直接影响工程进度和造价。
发生岩爆时的主要特征可以归纳为以下7点：(1)围岩坚硬、质脆，岩爆岩石单轴抗压强度Rb大于50 MPa。
(2)岩爆活动既不发生在非常完整的岩体中，也不发生在节理很发育的Ⅱ、Ⅲ类围岩中，主要发生在Ⅳ、V类围岩中，具有明显的岩体结构效应。
(3)岩爆洞段岩体表面较为干燥，有地下水存在或断裂部位不发生岩爆。
(4)掘进过程中，掌子面至3倍洞径范围内岩爆活动一般较为频繁，且多发生在断面周边不园顺处及壁面凹凸不平处等洞室周壁应力易集中部位。
距掌子面3倍洞径之外的范围，岩爆则逐渐减少。
(5)岩爆洞段的埋深可大可小，埋深不是判定岩爆发生与否的重要依据。
例如，秦岭隧道埋深77 m 就有2次岩爆发生。
(6)岩爆发生的时间迟早不一，有的开挖爆破稍后随即就会发生，有的则要滞后若干时日或一个多月才会发生。
(7)岩爆随时间的延续有向深部累进性发展的特征，因而岩爆地段应及时采取合理有效的喷锚初期支护措施，否则后患无穷。
2．2 岩爆烈度分级及其预测方法：工程实践中为便于实际操作，国内外学者大多将岩爆烈度划分为轻微岩爆、中等岩爆、强烈岩爆3级，并主要采用洞壁围岩切向应力与其单轴抗压强度Rb之比值zo／Rb作为岩爆判据。
zo／Rb≤0．3，一般不会发生岩爆；O．3<zo／Rb<0．7，会发生轻微岩爆；O．7<~zo／Rb<0．9，会发生中等岩爆；zo／Rb≥0．9，会发生强烈岩爆。
高地应力区岩爆洞段施工过程中的预测预报研究工作非常重要。
目前受诸多条件的限制，国内外对岩爆预测预报的主要方法主要有以下几种：(1)利用某些特殊地质现象进行的宏观超前预报法这些特殊的地质现象诸如：钻孔岩芯饼裂现象；探洞现场大剪试验或表面应力解除时，岩体四周被解除后，底部会自动断裂甚至会被弹起；岩石应力— — 应变全过程试验曲线异常等等。
这些现象均预示着其岩体具有较高的地应力，可以帮助我们判断岩爆是否会发生。
例如，日本Kan —Etsu 公路隧道在施工过程中，超前水平钻孔中所发现的岩芯饼裂区就与开挖后的岩爆区完全一致，这为及时采取预防提供了依据。
3 岩爆的主要影响因素岩爆的产生有外部和内部两方面的原因。
其外因在于: 岩爆通常发生在高地应力的地下岩体中。
由于在岩体中开挖洞室, 改变了岩体赋存的空间环境, 引起了洞室周围的岩体应力重新分布和应力集中。
其内因在于: 岩爆一般发生在硬岩中, 其岩石矿物结构致密度、坚硬度较高。
岩体在变形破坏过程中所储存的弹性变形能不仅能满足岩体变形和破裂所消耗的能量, 还有足够的剩余能量转换为动能, 使逐渐被剥离的岩块弹射出去, 而形成岩爆。
针对影响岩爆的一些主要因素, 人们提出了不同的准则, 它们大致可分为3 类。
3、1 岩爆的产生与洞室围岩应力有关(1) Ru ssenes 岩爆判别法Ru ssenes 曾提出了一个岩爆分级表, 根据洞室的最大切向应力θσ与岩石点载荷强度S I , 建立了岩爆烈度关系图。
把S I 换算成岩石单轴抗压强度θσ, 并根据Russenes 图可得(2) Tu rchan inov 岩爆判别法 Tu rchan inov 根据科拉半岛希宾地块的矿井建设经验, 提出了岩爆活动性由洞室切向应力θσ和轴向应力D σ 之和与C σ之比值确定:(3) Hoek 岩爆判别法Hoek 等总结了南非采矿巷道围岩破坏的观测结果, 提出了对岩爆分级的判别式为(4) 岩爆判别的综合形式根据上述Ru ssenes, Tu rchan inov, Hoek 等人的经验判据, 为在下面进行综合评判中考虑/c θσσ影响, 我们提出关于/c θσσ的岩爆判据的综合形式如下:(4) 岩爆判别的综合形式根据上述Ru ssenes, Tu rchan inov, Hoek 等人的经验判据, 为在下面进行综合评判中考虑/c θσσc 影响, 我们提出关于/c θσσc 的岩爆判据的综合形式如下:3、2 岩爆的产生与岩性的关系岩爆的发生与否及其烈度大小与岩性有关, 例如岩石抗压强度与抗拉强度、弹性模量与泊松比、节理分布等。
通常发生岩爆的岩石是致密的, 影响岩爆的最主要岩性是单轴抗压强度和单轴抗拉强度。
在陆家佑提出的岩爆判据中, 当/c θσσ满足下式时将产生岩爆:/c θσσS ≥K3. 3 岩爆的产生与能量有关60 年代中期, Cook 等人总结了南非的岩爆研究工作后指出, 若随着采掘范围的扩大,岩体2围岩系统在其力学平衡破坏时所释放的能量大于所消耗的各种能量即产生岩爆。
70年代将布霍依诺等提出的能量理论作为判断岩爆发生的能量判据。
在80 年代, Kidyb in sk i 提出了弹性能量指数W et[ 7 ] , 它是弹性岩石试件在受力变形过程中, 达到峰值强度以前积累的弹性应变能与卸载所得的耗损应变能之比: et sp st W =Φ/Φ式中: sp Φ、st Φ由如图2 所示的加、卸载应力2应变曲线下包围的面积求得。
弹性能量指数也称为冲击倾向指数。
其值越大, 破坏时释放的能量也越多。
因此它能较好地反映岩爆的存在及其烈度。
图2 弹性能量指数的测定曲线60 年代中期, Cook 等人总结了南非的岩爆研究工作后指出, 若随着采掘范围的扩大,岩体2围岩系统在其力学平衡破坏时所释放的能量大于所消耗的各种能量即产生岩爆。