岩爆隧道

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在可能发生岩爆的隧道中施工遵循什么要求

在可能发生岩爆的隧道中施工遵循什么要求

在可能发生岩爆的隧道中施工遵循什么要

【学员问题】在可能发生岩爆的隧道中施工遵循什么要求?
【解答】1、一般情况下应适当控制循环进尺。

2、采用光面爆破技术,使隧道周边圆顺,降低岩爆发生的强度。

3、采用网喷钢纤维混凝土,应采用喷射机械手进行作业。

4、对于岩爆强烈的开挖面,可采用超前锚杆,对开挖面前方的围岩进行锁定。

5、在拱部及两侧侧壁布置预防岩爆的短锚杆,锚杆长度宜为2m左右,间距宜为0.5~1.0m,并宜与钢纤维喷射混凝土联合
使用,形成喷锚加固作用。

以上内容均根据学员实际工作中遇到的问题整理而成,供参考,如有问题请及时沟通、指正。

高原隧道岩爆对铁路隧道工程的影响及应对措施

高原隧道岩爆对铁路隧道工程的影响及应对措施

高原隧道岩爆对铁路隧道工程的影响及应对措施摘要:随着我国经济的发展,交通需求的增大,国防等各方面的要求,长大深隧道逐渐增多,高原铁路隧道岩爆是困扰业界的一大难题,无论是对安全、质量和进度都带来了极大困难。

为保障隧道施工的顺利实施,包裹国家和人民的财产和生命安全,加强岩爆地质灾害的分析和研究有着重要的意义。

本文分析了高原隧道岩爆发生条件;预测方法以及对隧道工程的影响,研究了岩爆段施工的具体措施和方法。

关键词:隧道岩爆;影响;措施一、引言:岩爆是处于较高地应力地区的岩体,由于工程开挖等活动,围岩因开挖卸荷使围岩应力重分布而发生脆性破坏,进一步导致储存于岩体中的弹性应变能短时间释放且产生爆裂松脱、剥落、弹射甚至抛掷现象的一种动力失稳地质灾害。

岩爆对地下工程造成了不同程度的危害 ,如影响地下采掘和开挖工程的施工进度 ,破坏支护、损坏施工设备并危及到工作人员的生命安全 ,因此 ,岩爆已经成为地下采掘和开挖过程中普遍关注的一种地质灾害和世界施工难题。

1.1、岩爆产生条件隧道产生岩爆的条件是多方面的,大量的隧道工程实践表明,岩爆的发生主要有 5个方面的条件:(1)岩石的强度Rb≥80Mpa;(2)围岩初始应力σ 0≥(0.15~0.2)Rb;(3)围岩的级别:Ⅰ、Ⅱ或Ⅲ级;(4)隧道的埋深H≥50m;(5)岩石干燥无水,呈脆性,节理基本不发育。

在并未完全满足这5个条件的情况下,也出现了岩爆。

因此,为了更具普遍性,只要满足其中任意三项指标时,即可判定岩爆的存在。

1.2、岩爆强度分级根据岩爆发生时的表观现象及岩石强度应力比,岩爆可划分为四个等级:轻微岩爆、中等岩爆、强烈岩爆、剧烈岩爆。

1.3、施工期岩爆预测预报(1)初步判定法:利用现场的地质调研综合超前地质预报,结合发生岩爆的条件,作出该地段发生岩爆情况的初步判定。

(2)类比法:利用现场已发生岩爆地段的地质调研及洞周的位移收敛状况进行分析,采用类比的方法进行以后岩爆的预测;(3)应力判据法:利用现场测得的岩壁切向应力的结果及测得的单轴抗压强度Rb,采用适当的应力判据对岩爆进行量化的预测;(4)能量法:采用室内的全应力-应变曲线,依据岩爆的能量判据进行岩爆的倾向性预测分析。

隧道岩爆区施工方案

隧道岩爆区施工方案

隧道岩爆区施工方案一、前言隧道施工中遇到岩爆是一种常见现象,给工程建设带来一定的影响。

岩爆区施工方案的制定和执行对于保障施工安全和工程质量具有重要意义。

本文将探讨隧道岩爆区的施工方案。

二、岩爆区分析岩爆是指由岩石中的应力引起的破裂和碎裂现象,通常发生在地下岩石较硬和应力较大的区域。

岩爆会导致岩石飞形状成碎片,给隧道施工带来极大的危害。

三、施工方案制定3.1 前期调查在隧道岩爆区施工之前,需要进行充分的前期调查,包括地质勘探、岩石力学性质等方面的调查,以了解岩层的情况,为后续施工提供参考。

3.2 防护措施针对岩爆区域,需要采取有效的防护措施,包括加固措施、隔离带设置等,以减少岩爆造成的危害。

同时,要做好现场监测,一旦发生岩爆,能及时采取应急措施。

四、施工实践4.1 钻孔爆破在岩爆区施工过程中,常常采用钻孔爆破的方式来处理较硬的岩石。

在进行钻孔爆破前,需要根据不同岩石的特性设计合适的爆破方案,以确保爆破效果。

4.2 工艺改进在施工过程中,可以通过工艺改进来减少对岩石的损伤,减少岩爆的发生。

比如,采用先进的爆破技术、控制爆破参数等。

五、总结与展望隧道岩爆区施工方案的制定和实施是一个复杂的工程问题,需要综合考虑地质、力学等多方面因素。

通过合理的防护措施和施工工艺,可以减少岩爆造成的危害,保障施工安全和工程质量。

未来,随着科技的发展,相信在这方面会有更多的创新和突破。

希望通过本文对隧道岩爆区施工方案的讨论能够引起更多从业者的关注和思考,共同努力提升施工质量,保障工程安全。

以上是本文的全部内容,谢谢阅读!。

隧道岩爆施工方案

隧道岩爆施工方案

隧道岩爆施工方案隧道岩爆施工方案一、施工目标本次施工旨在安全、快速、高效地进行隧道岩爆施工,确保施工质量和进度。

二、施工方案1. 岩体勘察在施工前,进行必要的岩体勘察,了解隧道岩体的结构、稳定性和强度等参数,为后期的施工方案制定提供依据。

2. 施工准备组织施工队伍,合理分配人员和设备,做好施工材料的准备。

确保施工的顺利进行。

3. 安全措施在施工期间,要严格遵守安全操作规程,设置安全警示标志和安全防护设施。

同时,施工人员必须穿戴好防护装备,确保安全操作。

4. 爆破设计根据岩体的特点,制定合理的爆破方案。

考虑到隧道的尺寸和地质条件,采取合适的爆破参数和爆破方式。

同时,要确保岩石的破碎度和均匀性。

5. 周边环境保护在施工期间,要严格控制振动、噪音和粉尘的扩散。

合理布局挡墙和喷洒水雾等设施,降低对周边环境的影响。

6. 施工进度控制合理安排施工工序,进行科学的施工进度控制。

确保施工进度的紧凑性和连贯性,减少施工中的停工和闲置。

7. 施工质量检测进行岩石的断面质量检测,确保岩体的稳定性和强度。

同时,进行爆破效果的检测,保证爆破施工的质量。

三、施工风险控制1. 爆破安全风险采取合适的爆破参数和方案,控制爆炸能量的释放范围,避免引起不必要的安全事故。

2. 岩石坍塌风险根据岩体的情况,采取合适的支护措施,防止岩石的坍塌,确保施工人员的安全。

3. 粉尘、噪音污染风险设置挡墙和喷洒水雾等设施,有效控制粉尘和噪音的扩散,降低对周边环境和施工人员的影响。

四、施工效果评估在施工结束后,对施工效果进行评估。

检查岩石的断面质量和爆破效果,评估施工的质量和进度是否符合要求,并提出改进意见和建议。

五、施工安全注意事项1. 施工人员必须按照相关规定进行培训和考核,熟悉施工操作规程和安全措施。

2. 施工现场必须脱离外界人员和交通,设置警示标志和安全防护设施。

3. 施工期间必须严格遵守施工计划和操作规程,不得擅自改变施工方案。

4. 在进行爆破作业时,必须确保爆破点周围的区域安全,防止伤害和事故发生。

隧道工程中的岩爆与构造活动分析与预测

隧道工程中的岩爆与构造活动分析与预测

隧道工程中的岩爆与构造活动分析与预测隧道工程中的岩爆与构造活动分析与预测隧道工程是一项复杂而又危险的工程,其中一个重要的问题就是如何预测和控制岩爆和构造活动。

岩爆和构造活动是指在隧道开挖过程中,由于地质条件的复杂性和不确定性,导致岩石的破裂、坍塌和移动等现象。

这些现象不仅会对隧道工程造成损害,还会对施工人员的生命安全造成威胁。

因此,岩爆和构造活动的分析与预测对于隧道工程的安全和顺利进行至关重要。

岩爆是指在岩石中存在的能量积累到一定程度时,由于压力等因素的影响,导致岩石瞬间释放能量,并产生爆炸效应的现象。

岩爆的发生不仅会对隧道工程造成直接损害,还会产生巨大的冲击波和飞石,对施工人员的生命安全造成严重威胁。

因此,对于岩爆的分析与预测是隧道工程中必不可少的一项工作。

岩爆的分析与预测需要综合考虑多种因素,包括地质条件、岩石物性、地应力状态、开挖方式等。

其中,地质条件是影响岩爆发生的最主要因素之一。

地质条件复杂、地层变化剧烈的地区容易发生岩爆。

此外,岩石物性也是影响岩爆发生的重要因素之一。

岩石物性不同,其抗压强度和断裂韧度也不同,从而影响了岩爆的发生概率和规模。

地应力状态也是影响岩爆发生的重要因素之一。

当地应力状态较大时,岩石中的应变能量会积累得更多,从而增加了岩爆发生的概率。

最后,开挖方式也是影响岩爆发生的重要因素之一。

不同的开挖方式会对地层产生不同的影响,从而影响了岩爆发生的概率和规模。

针对岩爆的分析与预测,目前主要采用了多种方法。

其中,最常用的方法是基于经验公式的预测方法。

这种方法通过对已有的实际工程数据进行统计和分析,得出了一系列与地质条件、开挖方式等有关的经验公式,从而可以预测出隧道开挖过程中可能发生的岩爆情况。

此外,还有一些基于数值模拟的方法,如有限元法、离散元法等。

这些方法可以通过建立数学模型来模拟隧道开挖过程中可能发生的各种情况,并进行预测和分析。

除了岩爆外,构造活动也是隧道工程中需要考虑的一个重要问题。

浅析隧道岩爆特征与防治措施

浅析隧道岩爆特征与防治措施

1岩爆的定义针对埋深相对偏大的隧道工程,在脆性岩体以及高应力下,考虑到施工爆破对于原岩的扰动,岩体受到了破坏,就会让掌子面附近岩体释放出潜能,这个时候,围岩的表面就会有爆裂声出现,随之,就会有大小不等的片状岩块被剥落,这就是岩爆。

有时候,岩爆出现相对频繁,但是有时候在持续一定时间之后,又会小时。

岩爆不但会影响施工进度,同时还会威胁施工设备以及作业人员安全,直接增加工程造价。

2岩爆的特征隧道埋深较大,区域应力场较高,隧道可能发生岩爆。

岩爆发生的时间多在爆破后2小时至3小时之内,位置多为拱腰和拱顶部位,岩爆时,石块由母岩弹出,常呈中间厚、周边薄、不规则的片状。

将岩爆分为四个级别,分别为:轻微岩爆(Ⅰ)、中等岩爆(Ⅱ)、强烈岩爆(Ⅲ)、剧烈岩爆(Ⅳ)各级岩爆特征见表1。

3奔中山一号隧道岩爆的总体施工方案加强超前地质预报,对岩爆出现的可能性与等级进行预测,以便施工时提前采取相关措施防范。

加强光面爆破(控制开挖周边眼间距,提高残眼保存率,降低石质应力集中几率),提高光面爆破效果,降低瞬发性的岩爆。

加强初期支护,延缓岩爆应变释放的强度和频率。

采用喷雾和高压水进行冲洗岩壁,进一步释放岩爆应变能量(对轻、中、重度岩爆均适用)。

岩爆段工程措施主要为:弱岩爆采用喷砼、钢筋网及砂浆锚杆加强支护;中等岩爆采用喷钢纤维砼、钢筋网及涨壳式中空注浆锚杆加强支护;强烈岩爆采用喷钢纤维砼、钢筋网、涨壳式中空注浆锚杆、超前锚杆及拱墙格栅钢架加强支护,并施作超前应力孔;岩爆段同时辅以加深炮眼、掌子面洒水、高压注水等措施进行综合整治。

4岩爆的预测关于对岩爆强度进行预判,目前国内尚无统一标准,暂按下表进行岩爆强度预判。

(表2)①地形地貌分析法及地质分析法。

针对这一段地形地貌进行认真检查,这样就可以对地形有总体的认识。

在高山峡谷区域,谷地属于应力高度集中的区域,另外,通过地质报告,就可以将应力集中以及盈利偏大的区域确定。

按照地质相关的理论,在地壳运动的活动区域,其本身的地应力偏高,在地区上升剧烈,并且河谷深切,存在较强剥蚀的区域,其本身的自重应力较大。

隧道岩爆处理作业指导书岩爆作业指导书

隧道岩爆处理作业指导书岩爆作业指导书

隧道岩爆处理作业指导书岩爆作业指导书一、引言隧道岩爆是指洞体内岩石突然破裂、碎裂或爆破,产生冲击波、飞石、气体等危险因素,对施工人员和设备造成严重威胁的现象。

为了保障隧道施工人员的安全和工程质量,制定本岩爆处理作业指导书。

二、前期准备1.调查岩体状态:了解隧道岩体的属性、结构、节理和裂隙等情况,预判岩爆的可能性和危险程度。

2.完善安全措施:制定安全生产责任制,明确各个岗位员工的安全责任;配备专用防护装备和仪器设备,确保施工人员的安全。

三、岩爆处理作业流程1.监测预警:在施工过程中设置合适的岩爆监测仪器,并定期进行检测,及时发现异常情况。

2.预警信号:一旦监测仪器发出岩爆预警信号,立即组织施工人员撤离现场,并进行相关的应急处置。

3.隔离区域:根据岩爆危险程度,设置合理的隔离区域,禁止非施工人员进入。

4.紧急疏散:在岩爆处理过程中,如发现存在威胁施工人员安全的飞石、气体等危险因素,及时疏散施工人员,并进行紧急处理。

5.岩体固结:采用合适的技术手段对岩体进行固结加固,降低岩爆风险。

6.安全监控:在处理岩爆后,加强对隧道岩体的安全监控工作,及时发现和处理异常情况。

7.防护措施:在处理岩爆后,加强对施工人员的防护教育,提供必要的防护措施和装备。

四、安全措施1.穿戴防护装备:施工人员进入岩爆处理现场前,必须穿戴鞋帽、手套、护目镜等必要的防护装备。

2.使用安全工具:施工过程中使用的工具必须符合安全标准,并经过检查和试验。

3.安全作业姿势:施工人员在进行岩爆处理作业时,必须采取正确的作业姿势,保持平衡和稳定。

4.疏散通道:在岩爆处理现场设置疏散通道,确保施工人员能够迅速疏散。

5.应急救援措施:建立健全的应急救援机制,明确各个岗位员工应急救援职责和流程。

五、作业总结1.作业记录:岩爆处理作业结束后,及时记录作业过程中的关键信息和问题,并进行总结分析。

2.教育培训:根据作业总结和问题分析,进行必要的培训和教育,提高施工人员的安全意识和技能水平。

隧道施工中的岩爆预防与处理方法

隧道施工中的岩爆预防与处理方法

隧道施工中的岩爆预防与处理方法一、引言隧道施工过程中,岩爆是一种常见的地质灾害现象。

岩爆不仅会对施工工作造成严重的影响,还会对人员的安全造成威胁。

因此,在隧道施工中预防和处理岩爆问题显得尤为重要。

本文将介绍隧道施工中岩爆的预防与处理方法。

二、岩爆的原因分析岩爆是指岩石在受到应力作用下,由于松散结构、裂纹和应力集中等因素,发生突然破裂和剥落的现象。

在隧道施工中,岩爆通常是由以下几个原因引起的:1.地应力超限:地下深处的岩石受到的应力很大,当超过其抗压强度时,就会发生岩爆。

2.岩石结构松散:某些岩层本身就具有较高的松散性,容易发生破裂和剥落,进而引发岩爆。

3.应力集中:隧道施工过程中,往往会存在一些不规则的空洞、深层土体破裂等情况。

这些情况会导致岩爆发生的几率大大增加。

以上是岩爆发生的主要原因,了解这些原因对我们制定预防和处理措施非常重要。

三、岩爆预防方法为了有效预防岩爆的发生,我们可以采取以下措施:1.地质勘察:在隧道施工前进行详细的地质勘察工作,了解各种岩石的特性、组成和力学性质。

这将有助于我们预测岩爆的可能性,并制定相应的预防措施。

2.合理的钻探技术:在隧道施工过程中,应采用合理的钻孔技术,确保岩石的质量和结构稳定。

同时,选择合适的钻孔方向和钻孔距离,避免造成应力集中。

3.加固支护:在施工过程中,采用适当的加固支护措施,如钢筋混凝土衬砌、锚杆支护等,可以有效地提高岩壁的稳定性,减少岩爆的风险。

4.合理的爆破方案:合理的爆破方案非常重要,可以减少爆破产生的冲击波和震动,减轻岩石的破坏程度,降低岩爆的发生几率。

以上是岩爆预防的一些常用方法,通过这些措施的综合应用,可以最大限度地减少岩爆的发生。

四、岩爆处理方法当岩爆发生时,我们需要迅速采取适当的处理措施,以保障施工人员的安全和隧道工程的顺利进行。

以下是一些常用的岩爆处理方法:1.疏导通风:及时清理岩石碎片和尘土,确保通风畅通。

同时,组织专业人员进行空气质量检测,确保施工人员的呼吸道安全。

岩爆隧道施工工艺工法

岩爆隧道施工工艺工法

岩爆隧道施工工艺工法1 前言1.1工艺工法概况岩爆,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,也是隧道施工中一种较常见的现象,岩爆多发生在埋藏大、整体性好、石质干燥、坚硬、强度高的岩层中。

岩爆发生的地点多在新开挖的掌子面及距离掌子面1~3倍洞径范围内,个别也有距新开挖面较远。

发生的时间,多在爆破后0~3小时(或更长时间)。

根据工程岩体分级标准判别法、Russenes岩爆判别法、Turchaninov岩爆判别法及Hock 岩爆判别法等四种方法综合评定:埋深在240m~368m范围,有岩爆发生的可能或产生轻微岩爆;埋深在368m~650m范围,可能会发生中等规模的岩爆;埋深在650m以上时,可能会发生较强岩爆。

隧道爆破开挖后,采用给作业面喷洒高压水、打设应力释放孔、岩壁切槽等方法达到对岩体降温和对集中应力释放的效果,以降低岩爆发生强度;其次向作业面拱部及侧壁喷射纤维混凝土,再加设锚杆及钢筋网,以尽可能减少岩层暴露时间,增强岩体自身稳定性,减少岩爆发生几率同时确保人身安全。

1.2工艺原理岩爆地质隧道施工按照“新奥法”原理,提高光面爆破效果,以减少围岩应力集中;开挖后立即对开挖面及周围岩壁进行洒水降温、打设释放孔、岩壁切槽以达到应力分散效果;及时施作初期支护,保证在最短时间封闭围岩,及时完成仰拱,使初支成环;根据量测数据确定最佳二衬施工时间,尽早完成二衬施工。

2 工艺工法特点2.1根据岩爆地质设计资料、开挖工法、地质预报和监控量测资料,并结合目前国内隧道施工水平,具体分轻微岩爆、中度岩爆、强烈岩爆三个强度等级采取了不同措施分别对施工地段岩爆进行预防及处理。

2.2岩爆多发生地段围岩均存在节理裂隙不发育、硬度大、整体性好、埋设大等特点制定了给开挖工作面喷洒高压水、喷射纤维砼、打设超前应力释放孔、及时疏散人员、机械设备防护、设置专职安全人员警戒、局部挂网等措施。

隧道施工中的岩爆风险评估与预防控制策略

隧道施工中的岩爆风险评估与预防控制策略

隧道施工中的岩爆风险评估与预防控制策略岩爆,作为一种岩石破裂引起的突然释放能量的现象,是隧道施工中常见的安全隐患之一。

岩爆不仅会给隧道施工工人的生命安全造成威胁,还会给工程进度和质量带来不可忽视的影响。

因此,在隧道施工前,必须对岩爆风险进行评估,并采取相应的预防控制策略,以确保施工的安全顺利进行。

一、岩爆风险评估的方法和技术在进行隧道施工前,进行岩爆风险评估是非常重要的一步。

岩爆风险评估主要依据隧道岩体的力学性质、地应力状态、岩体结构及裂隙特征等进行分析。

评估方法多种多样,既包括定性评估,又包括定量评估。

定性评估是指通过对隧道周围岩体的现场观察和采样分析,判断岩体的具体性质,包括岩石的稳定性、岩体结构和应力分布等因素。

这种评估方法主要依赖专业人士的经验和判断力。

定量评估则是通过实际的测试和计算分析来获得可靠的数据。

常用的评估技术包括测量岩石的物理力学性质,如抗压强度、弹性模量等,以及进行岩石的裂隙测量和应力测量。

二、岩爆风险评估中的关键因素进行岩爆风险评估时,需要考虑多个关键因素,以提高评估的准确性与可靠性。

1. 岩体的物理力学性质:岩体的物理力学性质包括岩石的抗压强度、弹性模量、剪切强度等。

这些参数对岩爆的发生和发展起着重要作用。

2. 岩体的地应力状态:地应力是由地壳的不均匀性引起的,会对岩体的稳定性产生影响。

因此,在岩爆风险评估中,也要考虑地应力的大小和方向。

3. 岩体的断裂结构:岩体的结构对其力学性质具有重要的影响。

断裂结构的存在会使岩体突然释放能量,造成岩爆的发生。

4. 变形和裂隙的监测:通过对隧道周围的岩体进行监测,可以及时发现岩体变形和裂隙的变化情况,从而预测岩爆的可能性。

三、岩爆风险预防控制策略针对岩爆风险,我们可以采取一系列的预防控制策略,以确保施工的安全进行。

1. 采用预支护措施:在隧道施工过程中,可以先行进行预支护,为岩体提供额外的支撑和加固,以减少岩体突然失稳的可能性。

2. 加强岩体检查和监测:隧道施工过程中,需要对周围的岩体进行日常的检查和监测,及时发现岩体变形、裂隙等异常情况,并采取相应的措施。

隧道施工岩爆应急预案(2篇)

隧道施工岩爆应急预案(2篇)

隧道施工岩爆应急预案____年隧道施工岩爆应急预案一、前言随着现代社会的快速发展,隧道建设变得尤为重要。

然而,隧道施工中的岩爆事故给工人的生命和财产安全带来了严重威胁。

为了确保工人的安全,我们制定了隧道施工岩爆应急预案,以应对可能发生的岩爆事故。

二、岩爆的概念与特征岩爆是指在岩土工程施工过程中,由于应力作用下的岩石爆裂产生能量的释放。

岩爆具有突然性、破坏性和广泛性的特点,可能导致人员伤亡和设备损坏。

三、隧道施工岩爆应急预案的目标1. 保障工人的生命安全;2. 确保施工设备的安全运行;3. 减少岩爆事故造成的经济损失。

四、应急预案的组织机构与职责安排1. 应急指挥部:负责协调应急救援工作、指导和监督现场应急救援行动;2. 技术专家组:负责现场情况评估、风险分析和应急措施制定;3. 应急救援队伍:负责应急救援工作,包括人员搜救、伤员救治、设备拆除等;4. 监控与通信组:负责监控现场情况、传达指挥部指令和保障通信畅通。

五、应急预案的具体内容1. 预防措施(1)加强岩体勘察与预测,分析岩石的稳定性和岩层的压力状态。

(2)合理设计施工方案,减少对岩体的冲击和破坏。

(3)采取防护措施,如搭设防爆网、加固支撑等,减少岩层的塌方和喷射。

2. 监测与预警(1)设置岩爆监测系统,实时监测岩体变化和压力情况。

(2)建立岩爆预警机制,及时发出预警信号,通知工人撤离现场。

3. 应急响应(1)发生岩爆事故后,立即启动应急预案,通知相关部门和人员。

(2)指挥部成立应急救援队伍,赶赴现场进行抢救和救援工作。

(3)指挥部与现场人员保持通讯畅通,及时了解现场情况并下达应急指令。

(4)现场人员进行人员搜救、伤员救治、设备拆除等工作,并确保自身安全。

4. 救援与恢复(1)救援工作结束后,对现场进行清理和修复,确保通行畅通。

(2)对受伤人员进行妥善治疗和护理,尽力挽救生命。

(3)组织事故调查,总结经验教训,提出改进建议,避免类似事故再次发生。

隧道施工岩爆应急预案

隧道施工岩爆应急预案

隧道施工岩爆应急预案一、场地准备与预警机制在隧道施工前的场地准备阶段,需要做好岩爆预警机制的建立。

首先,要进行地质勘察,了解施工区域的岩层结构与构造特征。

其次,在施工现场安装监测设备,如地下水位监测仪、地震监测仪等,实时监测施工区域的地下水位和地震活动情况。

同时,建立预警机制,一旦监测数据发现异常,应立即发布预警信息,通知相关人员采取相应的措施。

二、人员防护与疏散一旦发生岩爆,必须迅速采取措施保护施工人员的安全。

在预案中应规定好应急指挥人员的职责和权限,确保指挥有序。

同时,应制定人员疏散方案,明确疏散路线和集合点,并进行定期演练。

在岩爆发生时,应立即触发疏散预案,确保施工人员能够迅速有序地撤离现场,避免造成人员伤亡。

三、设备安全与维护在隧道施工中,设备的安全与维护至关重要。

预案中应规定相关设备各项安全规范,包括使用前的检查与维护,使用过程中的观察和防范措施等。

同时,应配备专业的设备检修和维护人员,确保设备的正常运行和使用安全。

一旦发生岩爆,需要立即停止设备运行,并进行相应的检修和维护,以避免进一步的事故发生。

四、应急物资储备预案中应规定好应急物资储备的数量和种类,并建立相应的储备机制。

应急物资主要包括医疗急救设备、救援装备、食品和水等。

在岩爆发生时,需要迅速调动应急物资,确保救援过程中的物资供应。

同时,在平时应定期检查储备物资的保质期,并进行更新和补充,以保持物资的及时可用性。

五、组织救援与事故处置预案中应规定救援组织机构和相应的救援流程。

一旦发生岩爆,应按照预案迅速启动救援机制,并组织相关救援力量赶赴事故现场。

救援工作主要包括人员搜救、设备恢复、事故调查和后续处理等。

同时,应配备专业的救援人员和设备,确保救援工作的高效和安全。

六、事故记录与总结在岩爆事故发生后,需要及时记录事故的详细信息和处理过程。

同时,应进行事故的分析与总结,找出事故原因和教训,并提出相应的改进措施。

这将有助于未来的隧道施工岩爆应急预案的完善和优化。

什么是隧道岩爆

什么是隧道岩爆

什么是隧道岩爆
根据隧道所在位置可分为山岭隧道、水下隧道和城市隧道三大类。

为缩短距离和避免大坡道而从山岭或丘陵下穿越的称为山岭隧道;为穿越河流或海峡而从河下或海底通过的称为水下隧道;为适应铁路通过大城市的需要而在城市地下穿越的称为城市隧道。

在隧道施工的过程中,由于围岩体的突然破坏,会伴随着岩体中应变能的突然释放,产生岩石破裂失稳现象,导致导致岩石爆裂,使岩石碎片从岩体中剥离、崩出。

岩爆往往造成开挖工作面的严重破坏、设备损坏和人员伤亡,已成为岩石地下工程和岩石力学领域的世界性难题。

岩爆基本特点:
1、岩爆在发生前,并无明显的预兆,虽然经过仔细找顶,并无空响声,一般认为不会掉落石块的地方,也会突然发生岩石爆裂声响,石块有时应声而下,有时暂不坠下。

在没有支护的情况下,对施工安全威胁极大。

2、岩爆时,石块由母岩弹出,呈现中间厚、周边薄、不规则的片状。

3、岩爆发生的地点,多在新开挖工作面及其附近,个别距开挖工作面较远;岩爆发生的时间,多在爆破后2~3小时内,有的部位还可产生二次岩爆,一般在爆破后10~12小时内。

处理岩爆的基本原则是先防后治
,一般情况下,对隧道岩爆应采用行之有效的预防措施,降低岩爆的发生机率,减小岩爆强度。

对于岩爆较严重的部位,要先处理后施工,确保施工安全。

今天。

隧道施工岩爆应急预案范本(四篇)

隧道施工岩爆应急预案范本(四篇)

隧道施工岩爆应急预案范本一、背景介绍随着城市建设的不断发展,隧道施工越来越多,然而,隧道施工中岩爆事故经常发生,造成了严重的人员伤亡和财产损失。

因此,制定一份完善的隧道施工岩爆应急预案至关重要,能够在岩爆事故发生时迅速采取有效的措施,保障人员安全和工程进度。

二、岩爆的定义和危害岩爆是指在隧道施工过程中,由于地层的特殊情况或施工不当,导致岩石突然破裂、崩落并产生巨大的爆炸力。

岩爆一旦发生,会造成以下危害:1. 人员伤亡:岩爆会导致施工人员被岩石碎片、冲击波、毒气等直接伤害,造成生命安全的威胁。

2. 财产损失:岩爆会造成施工设备、工程设施的损毁,给工程造价带来巨大的损失。

3. 工期延误:岩爆会导致施工进度受阻,延长工期,给工程的顺利进行带来困难。

三、应急预案的制定原则制定隧道施工岩爆应急预案应遵循以下原则:1. 安全第一:人员的生命安全和身体健康是最重要的,预案制定应以确保人员安全为首要原则。

2. 快速响应:岩爆一旦发生,应当能够迅速反应并采取有效措施,尽量减少事故损失。

3. 综合协调:多个部门、多个岗位之间需要密切协作,协调各项工作,共同应对岩爆事故。

4. 根据实际情况调整:应急预案需要根据不同地区、不同隧道工程的实际情况进行调整和优化。

四、应急预案的内容1. 组织机构设置a. 署名:明确该应急预案的名称、发布部门和生效日期。

b. 应急响应组织机构:明确应急响应部门的设置和职责分工。

2. 人员责任a. 主要负责人:明确应急响应的主要负责人,负责组织应急工作。

b. 应急工作人员:明确应急工作人员的职责和任务。

3. 应急装备和设施a. 紧急通信设备:确保紧急通信设备的正常运行,保证联络畅通。

b. 逃生设备:提供必要的逃生装备,确保人员安全撤离。

c. 急救设备:为伤者提供急救设备和药品。

4. 应急救援流程a. 岩爆事故判定:对岩爆事故进行快速判定,评估事故严重程度。

b. 应急响应启动:一旦发生岩爆事故,迅速启动应急响应程序。

二郎山公路隧道岩爆烈度分级方案

二郎山公路隧道岩爆烈度分级方案

二郎山公路隧道岩爆烈度分级方案二郎山公路隧道岩爆烈度分级方案1. 简介二郎山公路隧道是连接两个城市的重要交通枢纽,但在施工和运营过程中,面临着岩爆等地质灾害的风险。

为了保障隧道的运行安全,需要对岩爆进行评估和分级。

本文将从简介、定义、评估指标和分级方案等方面,全面讨论二郎山公路隧道岩爆烈度分级方案。

2. 定义岩爆是指在隧道施工和运营中,岩石发生破裂和炸碎的现象。

这种现象可能对隧道结构和人员安全造成严重威胁。

我们需要对岩爆进行评估和分级,以制定相应的防范措施。

3. 评估指标评估岩爆的严重程度需要考虑多个指标,包括岩石强度、岩体结构、地应力、地下水位等。

这些指标将有助于确定岩爆的概率和影响程度。

岩石强度越低,岩爆的概率就越高;地应力越大,岩爆的影响程度也越大。

综合考虑这些指标,可以绘制出一幅岩爆评估图,用于分析和评估不同场景下的岩爆风险。

4. 分级方案基于评估指标的分析,我们可以制定一套岩爆烈度分级方案。

这个方案将二郎山公路隧道划分为不同的烈度等级,以便针对不同等级的隧道采取相应的安全措施。

- 级别I:岩爆风险非常低,几乎没有岩爆的可能性。

- 级别II:岩爆风险较低,可能出现轻微的岩爆现象,但对隧道结构和人员安全的威胁较小。

- 级别III:岩爆风险中等,可能出现中等程度的岩爆,对隧道结构和人员安全造成一定影响。

- 级别IV:岩爆风险较高,可能出现严重的岩爆现象,对隧道结构和人员安全造成严重威胁。

- 级别V:岩爆风险极高,可能出现毁灭性的岩爆,对隧道结构和人员安全造成灾难性影响。

5. 个人观点和理解对于二郎山公路隧道岩爆烈度分级方案,我认为需要注重综合考虑多个评估指标,以准确评估岩爆风险。

在分级方案中,应根据岩爆的概率和影响程度合理划分不同的烈度等级,以确保隧道结构和人员安全。

我认为在实施分级方案之前,应进行充分的调研和实地考察,以获取更准确的数据和信息。

总结本文综合讨论了二郎山公路隧道岩爆烈度分级方案。

隧道施工岩爆应急预案(四篇)

隧道施工岩爆应急预案(四篇)

隧道施工岩爆应急预案隧道施工过程中,岩爆是一种常见的地质灾害,可能会对施工人员和设备造成严重威胁。

合理制定应急预案,定期进行演练,可以提高施工人员在岩爆事故中的应急处理能力,减少人员伤亡和财产损失。

下面是一份____字的隧道施工岩爆应急预案,供参考。

一、项目背景随着城市化进程的不断推进,隧道工程的建设日益增多。

在隧道施工中,岩爆是一种常见的地质灾害,可能会对施工人员和设备造成严重威胁。

为了保障施工人员的安全,及时应对岩爆事故,制定本应急预案。

二、应急组织机构1. 指挥部:设立岩爆事故应急指挥部,由项目负责人担任总指挥,包括应急响应组、救援组、医疗救护组、后勤保障组等。

2. 应急响应组:负责接报、调查研判、指挥决策、指导协调等工作。

3. 救援组:负责现场救援、人员疏散等任务。

4. 医疗救护组:负责伤员的救护、转运等任务。

5. 后勤保障组:负责保障应急救援物资、设备的供应及协调应急工作所需的后勤保障工作。

三、岩爆事故预警与预测1. 建立岩爆监测系统,安装岩爆预警仪器设备,实时监测岩爆风险。

2. 配备专业人员,定期开展岩爆风险评估与预测工作,提前预警。

四、预案准备工作1. 制定岩爆事故应急预案,并进行培训演练。

2. 完善岩爆事故应急救援物资清单,保障救援需要。

3. 确保通信设备的正常运行,保障及时沟通。

五、应急响应步骤1. 接报与研判(1) 接到岩爆事故报警后,及时向应急指挥部报告。

(2) 迅速派出调查人员前往事故现场,进行初步研判。

2. 紧急预警与警示(1) 根据岩爆事故预警信息,将相关区域进行警示标识,并及时通知现场施工人员撤离。

(2) 发出预警信息,提醒周边村民和单位注意避险。

3. 应急救援(1) 根据现场研判情况组织救援队伍,开展救援工作。

(2) 疏导现场人员撤离,并进行现场救援工作。

(3) 按照救援计划进行分组、分工,组织抢险救援队伍,进行生命救援和物资运输。

4. 医疗救护(1) 有条件的情况下,在现场设立医疗救护点,并派遣医疗救护队员进行伤员救治。

高速公路隧道施工岩爆的防治技术

高速公路隧道施工岩爆的防治技术

高速公路隧道施工岩爆的防治技术摘要:岩爆是高地应力地段隧道施工中较为严重的现象,具有破坏性强、持续时间长、影响范围广等特点。

为有效处治岩爆,必须从源头防控做起,遵循因地制宜的原则,根据现场地质条件制定合理的预防和控制方案,并在施工期间加强安全防护,及时排除险情,保证隧道施工安全。

关键词:隧道施工;岩爆;防治1岩爆的概述1.1岩爆的主要特点(1)岩爆和围岩岩性有关。

岩爆通常发生于质地硬脆、有较好整体性及级别相对较高的围岩,比如石英岩、花岗岩和石灰岩都是岩爆发生概率较高的围岩类型。

(2)岩爆和围岩含水情况也有一定关系。

当隧道埋深、围岩岩性及构造完全相同时,较为干燥的围岩更容易发生岩爆,有地下水存在的段落其围岩基本不会岩爆。

(3)主要集中在新开挖工作面的周边,尤为常见的是拱部以及拱腰部,两处的发生概率较大。

(4)发生于开挖期间或开挖后,以爆破后的2~3h最为特殊,属于岩爆的高发时间段,延续时间较长,普遍达到1~2个月,特殊情况下甚至可达到1年以上。

(5)发生前无明显征兆,存在不可预见性。

在现场检查过程中,即便认为某区域无石块掉落的风险,但后续也有可能发生岩石爆裂,令工程人员措手不及。

(6)岩爆的规模可大可小,石块由母岩弹出,主要呈现出周边薄、中间厚的形态特点,并以片状为主。

(7)岩爆往往伴有爆裂声响:如果发出撕裂声,则说明发生了因压致拉的岩爆,由于这一岩爆只能发生在围岩表面,所以声响清脆,因岩爆产生的裂缝与岩壁保持平行,岩爆结束后,岩块将呈现片状;如果发出沉闷声,则说明发生了因压致剪切拉裂的岩爆,该岩爆结束后会岩块呈现块状,在岩石表面能看到很多弧状裂缝,且裂缝中还伴有擦痕。

通常情况下,前一种岩爆持续时间不长,破坏性不大,而后一种则持续时间相对较长,可能造成较严重的破坏。

1.2岩爆的分类根据烈度的不同,岩爆可分为以下3类:(1)弱型岩爆:表现为声响较小,岩爆后产生的岩块粒径不大,数量很少,产生形式以掉落为主。

隧道岩爆区施工方案

隧道岩爆区施工方案

隧道岩爆区施工方案1.工程概况根据地质勘测资料显明,××隧道岩爆区分布在以下地段:左洞:K80+955—K81+281、K81+431-K81+516、K81+643—K81+987、K82+000—K82+278、K82+301-K82+522、K82+559-K82+900、K82+961—K83+040段,共计1674米.右洞:K81+025-K81+580、K81+624-K81+910、K81+923—K82+365、K82+388-K82+470、K82+506-K82+855、K82+909-K83+040段,共计1845米.2. 隧道内岩爆特点岩爆是在隧道开挖后,将在较短的时间内岩体产生脆性破坏,岩体内残留的弹性应变能突然释放,发生高速崩溃、弹射、甚至抛掷的一种局部失稳现象.隧道内岩爆有以下特点:(1)岩爆在未发生前,无明显预兆,虽然经过仔细找顶,并无空响声,一般认为不会掉块落石的地方,也会突然发生岩石爆裂声响,石块有时应声而下,有时暂不坠下。

在没有支撑的情况下,对施工安全威胁甚大。

它与隧道施工中的一般掉块落石现象有明显的不同;(2)岩爆时,石块由母岩弹出,常呈中间厚、周边薄、不规则的片状;(3)岩爆发生的地点,多在新开挖工作面及其附近,个别的也有距新开挖工作面较远;岩爆发生的时间多在爆破后2—3h,但也有的较迟缓;岩爆易发生在顶部或拱腰部位为多,如图所示;(4)岩爆是由人工开挖诱导产生的,它与开挖方式及支护措施有直接相关。

(5)岩爆主要发生在埋深较大,所处岩层性状较单一,弹性模量等物理力学性能较高,能储存一定的应变能量。

根据以上工程概况及岩爆自身的一些特点,本隧道岩爆洞段施工的主要问题是怎样有效的对岩爆进行预防,从而将岩爆可能造成的危害降到最低.3.组织机构为了确保祝愿隧道顺利通过岩爆地段,根据隧道内岩爆特点,特成立“祝源隧道岩爆区施工领导小组”,负责岩爆区施工管理、现场协调和指挥,负责岩爆区隧道施工方案的实施,领导小组名单如下:组长:××副组长:××成员:××××××××××4.施工预案加强超前地质预报,对岩爆出现的可能性与等级进行预测,以便施工时提前采取相关措施防范。

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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:(1)岩爆岩石一般是岩浆岩或变质岩,沉积类岩石较少发生岩爆。

含有硅质(特别是石英)或其他坚硬矿物的岩石发生岩爆较多。

岩浆岩和变质岩的强度和弹性模量一般比沉积岩高,它们的岩爆倾向性也普遍比沉积岩高,具有岩爆倾向性是岩石发生岩爆的首要内在条件。

(2)含水率高的岩石较少发生岩爆。

饱和状态岩石强度低于干燥岩石强度(包括抗压和抗剪强度),含水率高岩体在次生应力作用下,应变能还未来得及积聚就已经发生了破坏,因此含水率高岩石不易发生岩爆。

(3)岩爆发生在高原岩应力条件下的脆性岩石中。

在高原岩应力条件下,构造和开挖次生应力叠加容易超过脆性岩体强度而产生岩爆。

(4)在同一岩爆隧道,岩爆发生的频率和强度均随隧道埋深的增加而提高。

对于多数受岩爆危害的隧道,岩爆发生的频率随开挖深度的加大而升高.(5)高强度岩爆一般发生在背斜轴部以及断层和弹性模量有突然变化的地质夹层(坚硬岩墙或软弱岩层)附近。

背斜轴部一般是高应力区,若开挖作业处在背斜轴部则容易发生岩爆。

在断层和岩体弹性模量突变的夹层附近施工时,开挖次生应力将导致断层或刚度突变面剪切应力加大,发生剪切或断层滑移型岩爆。

(6)岩爆发生前,掌子面推进时常会出现岩粉颗粒变大和岩粉量增多、岩石表面有玻璃光泽、钻孔时发生非塌孔原因的卡钻等现象。

岩爆前出现的岩粉变粗、岩粉量增多、卡钻和玻璃表面等现象都是开挖次生应力增大和导致岩体发生微型破坏的结果,是开挖次生高应力状态的表现。

(7)隧道岩爆最常发生的时段是爆破后2~4h;爆破震动产生的瞬间动应力与岩爆处岩石本来承受的较高应力叠加,超过了岩体强度导致岩体瞬间破坏,因此开挖爆破是岩爆的直接诱因之一;(8)与自然地震的余震类似,在强烈岩爆后短时期内一般还会发生一到几次强度较小的岩爆。

二、隧道岩爆特点隧道岩爆的特点可以从发生无明显征兆、围岩类型、空间位置、时间区段、含水状态和形式规模等方面考察,可概括如下:(1)岩爆具有突发性。

在岩爆未发生前,并无明显的征兆。

在通常认为不会掉落石块的地方,突然发生爆裂声响,石块有时应声落下,有时并不落下。

(2)岩爆只发生在高应力脆性围岩中。

坚硬的脆性围岩和高地应力(与围岩强度相当的地应力)是岩爆发生的必要条件、基本条件。

(3)岩爆主要发生在隧道侧壁切(环)向应力较大部位。

岩爆发生的地点多在新开挖的工作面附近,个别也有距新开挖工作面比较远,常见岩爆部位侧壁与拱腰。

这是隧道岩爆的空间特点。

(3)岩爆主要发生在围岩应力的剧烈调整期。

岩爆在开挖后陆续出现,多在爆破后的2~4小时,24小时内最为明显,延续时间一般1~2个月。

这是隧道岩爆的时间特点。

(4)岩爆围岩通常完整极少含水。

地层含水意味着围岩内有裂隙,裂隙便为应力释放提供了空间,所以,含水量高的围岩极少发生岩爆,反之发生岩爆的围岩则极少含水。

(5)岩爆坑多呈“锅底形”。

岩爆时围岩破坏的规模,小者几厘米,大者可多达几十吨。

工程中危害最大的是弹射而出的石块。

这些弹出的石块多为中间厚,周边薄,不规则的岩片。

岩片脱落后在隧道壁面上通常会留下“锅底形”痕迹。

三、隧道岩爆机理岩爆机理的研究旨在揭示其发生的内在规律,确定岩爆发生的原因、条件和危害。

20世纪80年代以前,人们在进行岩爆机理研究中,借鉴传统力学有关材料强度的概念提出了强度理论;在分析岩石力学室内实验采用不同刚度试验机时岩石试件破坏的强烈程度不同这一现象的基础上建立了刚度理论;基于能量守恒定律提出了能量理论。

1.强度理论强度理论认为:岩体承受的应力σ大于其强度σˊ时,也就是σ/σˊ≥1时,岩体破坏并引发岩爆。

近代强度理论的表达式有多种,对于各向同性岩石材料,最有代表性的是Hoek 和Brown于1980年提出的经验性强度准则:(5-1)式中——最大主应力,MPa;——最小主应力,MPa;——完整岩石材料的单轴抗压强度,MPa;m——常数,取决于岩石性质和承受破坏应力前岩石已破坏的程度。

就强度理论本身而言,当满足上述条件时只表明岩石将发生破裂或破坏,但并未指出在什么条件下会发生猛烈破坏(即岩爆)。

应该说,强度理论只给出了岩爆的必要条件,因此研究岩爆仅讨论岩石破坏条件远不够,必须探讨岩石发生岩爆的其他附加条件。

2.能量理论20世纪60年代中期,库克等人提出了能量理论。

他们指出:岩爆是由于岩体—围岩系统在其力学平衡状态破坏时,系统释放的能量大于岩体本身破坏所消耗的能量而引起的。

这种理论较好地解释了地震和岩石抛出等动力现象。

同一时期,Dunk House给出了岩爆的能量平衡方程式,对释放和消耗的能量结构进行了分析。

随后,佩图霍夫也对库克等人的理论进行了补充和完善。

Wafnow提出了无摩擦剩余能量理论。

70年代由G Brauner等提出了能量率理论,即:(5-2)式中α——围岩能量释放有效系数;β——矿体能量释放有效系数;E R——围岩所储存的能量,MJ;E E——矿体储存的能量,MJ;E D——消耗于矿体和围岩交界处矿体破坏阻力的能量,MJ。

能量理论从能量角度解释了岩爆的破坏机理,但它并未说明平衡状态的性质和破坏条件。

3.岩爆倾向理论岩爆的发生依赖于岩石本身的性质、地下洞室的形状和不利的地质结构特征等几个因素的组合。

岩石本身的力学性质是发生岩爆的内因条件。

用一个或一组与岩石本身性质有关的指标衡量矿岩的岩爆倾向强弱,这类理论就是所谓的岩爆倾向理论。

表征岩石岩爆倾向的指标很多,其中主要有以下几种:(1)弹性能量指标(Singh称其为岩爆倾向指数,即Burst Proneness index),通过对岩石试块进行单轴压缩加载和卸载实验确定。

该指标这样确定:在实验室对岩样进行单轴压缩实验,取应力为岩石强度的80%~90%时记录的应力应变曲线,用图形积分法求出弹性变形能量储能与塑性变形耗能之比,即为弹性变形能量指数W ET 。

W ET 的计算草图如下图所示:图5-1 W ET 计算图W ET 的计算表达式:(5-3)式中:E c ——弹性应变能,MJ ;E p ——塑性应变能,MJ ;εc ——弹性应变;εp ——塑性应变;εt ——总应变;f (ε)——加载时的σ-ε曲线函数;f (εp )——卸载时的σ-ε曲线函数。

确定应力等于岩石强度的80%~90%有两种方法:一种是先对同组试样的部分试块进行抗压实验,求出该组岩石的抗压强度平均值,从而确定80%~90%岩石强度时的应力;另一种方法是对岩石试块进行多次加载和卸载实验,直至试块破坏,每次均进行W ET 计算,取其最大值(一般进行3~5次加卸载实验)。

Kidybinski 针对煤试块实验结果给出岩爆倾向性分类标准是:W ET ≥5.0 有强岩爆倾向W ET =2.0~4.99 有弱岩爆倾向W ET <2.0 无岩爆倾向Singh 根据加拿大萨德伯里地区硬岩试样实验结果,建议岩爆倾向性分类标准是:W ET ≥15 有强岩爆倾向W ET =10~15 有中等岩爆倾向W ET <10 有弱岩爆倾向许多研究结果表明,W ET 有随岩石强度提高而增大的趋势。

(2)岩爆有效能量的释放率。

用普通柔性试验机进行岩样压缩实验时,岩样的猛烈破坏模拟了矿山岩爆时岩体在高应力作用下发生的动态破坏。

岩爆的破坏作用主要受岩体达到峰值强度发生破坏后释放出的能量大小的控制。

最早提出岩爆有效能量释放的是波兰的Motyczka (1973年),他将岩爆有效能量释放率定义为岩样在单轴抗压试验破坏时岩石碎片抛出的动能E t 与试块储存的最大弹性应变能E s 之比,即(5-4)式中:E t——抛出碎片动能,MJ;(5-5)n——抛出碎片个数;m i——第i个碎片的质量,kg;V0i——第i个碎片弹射的初速度m/s;Es——岩石试块破坏前储存的最大弹性应变能,MJ。

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