盆因拉隧道高地应力成因及岩爆防治措施研究.pdf

・隧道／地下工程・盆因拉隧道高地应力成因及岩爆防治措施研究尹建勋（中铁二十一局集团拉日铁路指挥部拉萨８５００００）摘要盆因拉隧道住于雅鲁藏布江峡谷区，受构造板块影响，地应力分布特殊，隧道的施工遇到较强烈的岩爆影响。本项目通过对隧道通过区的构造应力场进行分析，采集实测地应力数据，通过仿真技术分析预测隧址区的地应力分布特征；采用室内试验对隧道洞身处闪长岩进行矿物组分、结构特征分析；采用单轴压缩、三轴试验测试岩体力学指标，结合地应力数据及岩体力学参数、隧道开挖断面形状分析岩爆灾害发生机理，对隧道岩爆进行预测、评价，并“”提出采取水压爆破、应力释放、加强支护的措施，有效控制了岩爆造成的危害，为类似隧道的施工积累了经验。关键词盆因拉隧道高地应力岩爆防治措施中图分类号Ｕ４５１．１；Ｕ４５５．４９文献标识码Ａ———文章编号１００９４５３９（２０１４）０７００６５０６ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎｔｈｅＣａｕｓｅｓｔｏＨｉｇｈＧｅｏｌｏｇｉｃａｌＳｔｒｅｓｓａｎｄＲｏｅｋｌｍｒｓｔＰｒｅｖｅｎｔｉｏｎｏｆＰｅｎｇｙｉｎｌａＴｕｎｎｅｌＹｉｎＪｉａｎｘｕｎ（ＣｈｉｎａＲａｉｌｗａｙ“２１ＢｕｒｅａｕＧｒｏｕｐＣｏ．Ｌｔｄ．，Ｌｈａｓａ８５００００，Ｃｈｉｎａ）ＡｂｓｔｒａｃｔＰｅｎｙｉｎｌａＴｕｎｎｅｌ，ｌｏｃａｔｅｄｉｎｔｈｅＹａｒｌｕｎｇＺａｎｓｂｏＲｉｖｅｒｖａｌｌｅｙｓｕｂｊｅｃｔｅｄｔｏｓｐｅｃｉａｌｐｌａｔｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅ，ｈａｓａｕｎｕｓｕａｌｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｇｅｏｌｏｇｉｃａｌｓｔｒｅｓｓ．Ｉｔｓｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｉｓｇｒｅａｔｌｙａｆｆｅｃｔｅｄｂｙｔｈｅｓｅｖｅｒｅｒｏｃｋｂｕｒｓｔ．ｓｔｒｅｓｓｆｉｅｌｄｏｆｔｈｅｔｕｎｎｅｌ—ｅｘｃａｖａｔｉｏｎａｒｅａｉｓａｎａｌｙｚｅｄｔｏｏｂｔａｉｎｔｈｅｍｅａｓｕｒｅｄｓｔｒｅｓｓｄａｔａ；ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｉｓｕｓｅｄｔｏｐｒｅｄｉｃｔｔｈｅｇｒｏｕｎｄｓｔｒｅｓｓｄｉｓｔｒｉｂｕ－ｔｉｏｎｏｆｔｕｎｎｅｌａｒｅａ；ｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅｔｕｎｎｅｌｂｙｔｅｃｔｏｎｉｃａｎａｌｙｓｉｓ，ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎｏｆｍｅａｓｕｒｅｄｓｔｒｅｓｓｄａｔａ，ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎｏｆｔｈｒｏａｓｈ—ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎａｌｙｓｉｓ；ｍｉｎｅｒａｌｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ，ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｄｉｏｒｉｔｅａｒｅａｎａｌｙｚｅｄｔｈｒｏｕｇｈｉｎｄｏｏｒｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ；ｔｈｅ—ｍｅｃｈａｎｉｃａｌｉｎｄｉｃｅｓｏｆｒｏｃｋｍａｓｓｏｂｔａｉｎｅｄｂｙｔｈｅｕｎｉａｘｉａｌｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎｔｅｓｔａｎｄｔｈｅｔｈｒｅｅａｘｉｓｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓｃｏｍｂｉｎｅｄｗｉｔｈｆｉｅｌｄｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｏｆｓｔｒｅｓｓｄａｔａａｎｄｒｏｃｋｍｅｃｈａｎｉｃｓｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆｔｕｎｎｅｌｅｘｃａｖａｔｉｏｎｓｅｃｔｉｏｎｓｈａｐｅａｎａｌｙｓｉｓａｒｅｅｍｐｌｏｙｅｄｔｏ—ａｎａｌｙｚｅｔｈｅＯｃｃｕｒｒｅｎｃｅｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆｒｏｃｋｂｕｒｓｔｔｏｅｖａｌｕａｔｅａｎｄｐｒｅｄｉｃｔｔｕｎｎｅｌｒｏｃｋ“ｂｕｒｓｔ．ＡｎｄＨｙｄｒｏｌｉｃｐｒｅｓｓｕｒｅｂｌａｓｔｉｎｇ，ｓｔｒｅｓｓｒｅｌｅａｓｅ，ｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｉｎｇ”ｓｕｐｐｏｒｔｍｅａｓｕｒｅｓａｒｅｐｒｏｐｏｓｅｄ，ｗｈｉｃｈｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙｃｏｎｔｒｏｌｔｈｅｄａｍａｇｅｏｆｒｏｃｋｂｕｒｓｔ，ａｎｄｐｒｏ－ｖｉｄｅｓｒｅｆｅｒｅｎｃｅｆｏｒｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｏｆｓｉｍｉｌａｒｔｕｎｎｅｌ．ＫｅｙｗｏｒｄｓＰｅｎｙｉｎｌａｔｕｎｎｅｌ；ｈｉｓｈｇｅｏｌｏｇｉｃａｌｓｔｒｅｓｓ；ｒｏｃｋｂｕｒｓｔ；ｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎｍｅａｓｕｒｅ１引言一般情况下，高地应力是引起隧道岩爆、冒顶等灾害现象的主要影响因素，对施工造成极大影响，因此，研究深埋隧道埋深附近的地应力分布特征具有重要的意义。高原地区，此项工作尚未深入开展，尤其岩爆对工程领域的影响基本为空白。本项目通过采用水压致裂法测定岩石应力，对研究区——收稿日期：２０１４０４１５的构造应力场进行分析，结合实测地应力数据，通过计算仿真技术分析预测隧址区的地应力分布特征；采用室内试验对隧道洞身处闪长岩进行矿物组分、结构特征分析；采用单轴压缩、三轴试验测试岩体力学指标；结合地应力数据及岩体力学参数、隧道开挖断面形状分析岩爆灾害发生机理，对隧道岩爆进行预测、评价，分析施工期岩爆分布情况。２工程简介盆因拉隧道是拉（萨）日（喀则）铁路最长单线铁道建麓技术ＲＡＩＬＷＡＹＣＯＮＳＴＲＵＣＴＩＯＮＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ２０１４ｆ７Ｊ７６５万方数据・隧道／地下工程・铁路隧道，为全线重点控制性工程。隧道起讫里程Ⅲ为ＩＩＩＤＫｌ３４＋７６３～ＤＫｌ４５＋１７３，全长１０４１０ｍ。全隧道共设ｌ座斜井，３座横洞。盆因拉隧道隧址区线路行走于冈底斯一念青唐古拉山板块南缘、喜马拉雅板块北缘间的雅鲁藏布江缝合带，测区新构造运动较活跃。测区强烈的构造运动（印度洋板块的碰撞挤压），隧道洞身岩体存在较大的构造应力加上隧道的较大埋深（洞身山体高程范围为３７５０—４９９０ｍ，隧道最大埋深ｌ０８０ｍ），隧道处于高地ⅡⅢ应力区。岩层为闪长岩，围岩以级、级为主，施工过程中多次发生中等、强烈等级的岩爆，对施工造成很大影响。３盆因拉隧道高地应力成因及机理３．１工程地质条件研究３．１．１地层岩性盆因拉隧道洞身主要地质岩性为燕山期闪长岩（６，）：青灰色、浅灰色为主，局部呈灰绿色或灰黑色，中粗粒结构，块状或碎块状构造，矿物主要成分为角闪石、石英、长石、黑云母等，岩体致密、坚硬，局部夹石英岩脉，节理、裂隙较发育，岩体较完整，强风化层厚１～５Ⅳｍ，１Ｖ级软石，～Ｖ级围岩，ｏｒｏ＝５００ⅥⅡⅢｋＰａ，弱风化层，级坚石，～级围岩为主，Ⅳ局部为级围岩，盯。＝８００ｋＰａ。３．１．２地质构造线路走行于冈底斯一念青唐古拉板片（南缘）、喜马拉雅板块（北缘）和两者之间的雅鲁藏布江缝合带，呈近东西向展布。这些构造单元直接控制着本区沉积建造、火山建造、岩浆活动、变质作用及褶皱和断裂构造活动。所在地区新构造运动较活跃。印度板块在新生代早期（渐新世一中新世）完成了雅鲁藏布江缝合带的拼合后，仍在向北运动，使得本区仍存在整体抬升、斜掀和差异性的上升运动。３．１．３区域地应力特征在峡谷区，地应力有明显的重分布现象，从谷坡至山体内部，可分为应力释放带、应力集中带、应力稳定带。本隧道在雅江河谷呈近东西向展布。按照峡谷区地应力重分布的一般规律，岩体内重分布应力的最大主应力为近南北向或北北东向，这与现场实测的区内最大水平主应力的优势方向Ｎ３５０Ｅ、Ｎ４２。Ｅ、Ｎ４３。Ｅ、Ｎ４０。Ｅ是接近的，即以近南北向、北北东向的挤压为主。由于线路走向与区内主要构造线近乎平行，最大主应力、斜坡应力集中带、傍山偏压、深埋等对隧道工程的设置及围岩的稳定不利。本隧道岩石的饱和抗压强度尺，在７２．４～９６．８ＭＰａ之间，最大主压应力值根据现场孑Ｌ内水压致裂试验实测值（埋深为５５０ｍ）为２４．７～２７．４ＭＰａ之间，尺。／矿。，的最小数值为２．６４。本隧道最大埋深为１０８０ｍ，且洞身岩体以脆、硬性闪长岩为主，本隧道局部地段存在高地应力条件下的硬岩岩爆问题。３．２岩爆发生时的情形２０１１年１０月１日，盆因拉２＃横洞施工至５１０ｍ时，首次出现了岩爆现象（此处埋深４５０ｍ），岩石呈薄片状崩落，主要集中在拱顶和拱腰位置，时间多集中在爆破后３～１２ｈ内。岩爆地段岩石以闪长岩为主，岩质坚硬干燥，在未发生岩爆前，无明显的征兆，有时拱部及边墙处会突然发生岩石爆裂声响，石块一般应声而下；有时虽听到巨大的爆裂声但无岩块坠下，２～３ｈ后岩块剥落甚至几天后在距离掌—子面１０３０ｍ处突然发生岩块剥落的情况。岩爆发生时的情形如图１所示。ａ．岩爆面ｂ岩爆崩落的岩块图１岩爆发生时的情形３．３地应力测试３．３．１地应力数据采集地应力测试工作在该隧道２＃横洞的地应力钻孔内进行，采用水压致裂法测试。测试部位布置于钻孔岩芯较完整部位处。现场测试在２０１２年１０月完成，共成功获得３个测段压裂资料，１个测段印模资料。３。３．２测孔概况地应力钻孔布置在盆因拉隧道２＃横洞Ｈ６＋２０处，孔深３０ｍ，测试时水位在孔口。孔内岩芯为闪长岩，全孔岩芯整体较完整，局部略破碎。钻孑Ｌ部位山顶高程约４３４０ｍ，孔口高程约３７９０ｍ，测孔部位埋深约５５０ｍ。水压致裂法测试地应力现场试验如图２所示。６６铁道建筑技术ＲＡＩＬＷＡＹＣＯＮＳＴＲＵＣＴＩＯＮＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ２０１４（７１万方数据・隧道／地下工程・图２水压致裂法测试地应力３．３。３测试结果分析通过地应力实地测量及结果分析，对测孔部位隧道围岩地应力状况有了一个初步的认识，但由于隧道区隧道长约１０．４ｋｍ，最大埋深（１０８０ｍ）远大于测试深度，测试结果受地形地貌等条件影响，只能依据测试结果分析和推测隧道围岩地应力情况。测孔部位隧道埋深约５５０ｍ，围岩为完整闪长岩，测试部位ｓＨ＝２５．６ＭＰａ，ｓｈ＝１４．９ＭＰａ，ＳＺ－＝１５．５ＭＰａ。取闪长岩单轴饱和抗压强度Ｒ。＝８０Ｍｅａ（参考试验结果）。则尺。／盯一＝３．９＜４（盯一为隧道横断面内的最大初始应力，２＃｛黄洞隧道轴线方向Ｎ１０。Ｗ，最大水平主应力方向３５０，最大水平主应力和２＃｛黄洞隧道轴线夹角为—４５。），依据《工程岩体分级标准》（ＧＢ／５０２１８９４），岩体应力量级为极高应力水平。３．３．４岩爆测试结论通过盆因拉隧道２制黄洞地应力钻孔水压致裂法地应力测试资料分析及岩爆预测分析，得到以下结论：对于硬质脆性闪长岩类地段的围岩（包括２＃横洞和盆因拉隧道），隧道埋深小于１９５ｍ时，不会产—生岩爆；埋深在１９５２９０ｍ范围，可能发生轻微岩爆；埋深在２９０～５３０ｎｌ范围，可能发生中等规模的岩爆；埋深大于５３０ｍ，可能发生强岩爆。对于盆因拉隧道硬质闪长岩类地段的隧道围岩，隧道埋深小于１５０ｍ时，不会产生岩爆；埋深—１５０２３０ｍ范围，可能发生轻微岩爆；埋深２３０～４２０ｉｎ范围，可能发生中等规模的岩爆；埋深大于４２０ｎｌ，可能发生强岩爆。４物理力学参数测试试验简介本次试验岩石物理力学全部测试是按照国家标准标（工程岩体试验方法标准）（ＧＢ／Ｔ—５０２６６９９）；美国材料与试验协会（ＡＳＴＭ）测试标准：ＡＳＴＭＤ２６６４—０４（三轴测试）、Ｄ—４５４３０４（岩样制备）；国际岩石力学学会（ＩＳＲＭ）：岩石力学试验建议方法（上集）执行。用到的试验有：岩石物理力学试验、ｘ射线衍射试验、环境扫描电子显微镜及岩石薄片鉴定试验。试验步骤：岩石三轴压缩试验的试验程序为，岩样处理，试样塑封并加装各类传感器，装好后对传感器进行调零，将液压油装好，抽真空排除空气，编制试验控制程序（模拟地层温度），在施加轴向荷载的过程中，同步记录各级应力下的轴向和横向变形值。起动油泵，加０．５ＭＰａ差应力，加围压（Ｐ。＝盯：＝盯，）到指定值，保持围压不变，各类位移传感器清零，开始执行试验程序，试验控制是采用应变控制，应变控制速率为１．５Ｘ‘’１０邮，增加盯，直至试样破坏。５岩爆倾向性预测分析一般来讲，岩爆的形成必须同时具备３个条件：一是岩石本身具有岩爆倾向性，二是岩体的完整性较好，三是存在高应力环境，前两个条件为岩爆发生的内因，第三个条件为促成岩爆发生的外因。简言之，岩爆涉及岩性、岩体结构和应力环境等３个方面。岩爆倾向性研究是从岩性方面进行的岩爆预测研究，即主要从岩石的强度特性和变形特性着手进行研究，是指岩石自身具有的发生岩爆的内在特性。近几十年来，国内外岩土工程界和采矿界的专家学者对岩爆的形成机理和判据进行了深入的研究，其中在岩爆倾向性指标与判据方面也有很多研究成果。岩爆倾向性的指标很多，其中应用较广泛且比较容易测定的有弹性应变能指数睨Ｔ、最大储存弹性应变能指标Ｅｓ、岩石脆性系数Ｂ和Ｂａｒｔｏｎ判据（Ｒ。／ｔｒ。）等指标。盆因拉深埋隧道的埋藏深度最深为１０８０ｍ左右，且隧道工程区围岩的完整性好。在岩体结构和应力环境两方面明显具备发生岩爆的条件，只要对岩爆倾向性进行研究，就可以对岩石是否会发生岩爆做出预测。如果岩石不具有岩爆倾向性，研究岩爆的预测和防治就失去了意义，因此，岩爆倾向性研究是有关岩爆系列研究工作的第一步，也是最关键的一步。岩爆的影响因素是多方面的，采用单一指标对岩爆的倾向性进行判别很容易受人为或外界因素铁道建筑技术ＲＡＩＬＷＡＹＣＯＮＳＴＲＵＣＴＩＯＮＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ２０１４１７）６７万方数据・隧道／地下工程・的影响，因此很有必要采用目前在岩爆倾向性研究广泛应用的其它指标对岩爆的倾向性进行判别，如岩石脆性系数Ｂ、最大储存弹性应变能指标Ｅｓ等，以来佐证或者补充基于弹性变形能指数阢了判别的…岩爆倾向性结果。下面根据岩石力学试验测试结果对岩爆倾向性进行综合分析。５．１Ｒｕｓｓｅｎｅｓｓ判据１９７４年，挪威学者Ｒｕｓｓｅｎｅｓｓ应用有限元计算—和Ｋｉｒｓｃｈ方程：用盯。一＝３０＂ｌＧｒ３来求得各处洞壁围岩的最大切向应力矿。。。，利用盯。一及岩样的点荷载强度Ｉｓ值，绘制出岩爆烈度与和洞壁围岩盯。一和Ｉｓ的关系图，用以预测岩爆和判定岩爆等级。该判据认为Ｇｒｏ／Ｒｂ＜０．２时无岩爆，０．２耋盯ｅ／Ｒｂ＜０．３时弱岩爆，０．３耋盯。／Ｒｂ＜０．５５时中等岩爆，盯。／Ｒｂ至０．５５时强烈岩爆。Ｒｕｓｓｅｎｅｓｓ判据在岩爆预测中得到广泛运用¨ｏ。５．１．１隧道开挖洞壁切向应力口。计算本研究主要采用数值模拟方法计算隧道开挖后的洞壁切向应力值，隧道开挖后的数值模拟模型见图３。计算工况为饱和状态，埋深分别为２００、４００、６００、８００、１０８０ｍ，根据现场地应力测量数据，烽最大水平地应力施加在水平方向，并在模型上部分别加载２００、４００、６００、８００、ｌ０８０ｍ的自重应力，模型底部垂向位移约束。本研究主要针对角闪石黑云母花岗岩、黑云母长石片麻岩、石英闪长岩３种岩性在开挖后的应力重分布情况进行数值模拟。５．１。２预测结果分析当隧道埋深大于４００ｍ时，在隧道拱顶、拱腰、边墙底部有微弱～中等岩爆发生可能。当埋深大于４００ｍ、地应力大于２０ＭＰａ时，拱顶、边墙底部有中～强岩爆发生可能。５．２Ｂａｒｔｏｎ判据Ｂａｒｔｏｎ将岩石的单轴抗压强度Ｒ。与最大地应力ｏｒ。的比值作为预测岩爆的判据，并认为Ｒ。／ｏ＂。＞５时无岩爆发生，５＞Ｒ。／ｔｒ。＞２．５时有轻微一中等岩爆发生，Ｒ。／ｔｒＨ＜２．５时有严重岩爆发生。采用Ｂａｒｔｏｎ判据对隧道围岩岩爆进行预测，预测结果表明：盆因拉隧道将发生轻微一中等岩爆。具体预测情况见表１。６岩爆测试结论（１）盆因拉隧道处于雅江峡谷段高地应力区域，隧道埋深存在高地应力。现场测试地应力值：盆因拉隧道为２４．７～２７．４ＭＰａ。图３隧道开挖数值模拟模型表１Ｂａｒｔｏｎ判据【Ｒ后Ｈ）预测结果抗压强度最大应力Ｂａｒｔｏｎ样品编号岩性判据预测结果Ｒｂ／ＭＰａＯｒＨ／ＭＰａＲｂ／ｔｒＨ盆因拉角闪石—７６．９２４．７～２．８１～轻微～黑云母２＃横洞９６．８２７．４３．５３中等岩爆花岗岩盆因拉正洞花岗—７２．４２４．７～２．６４～轻微～中等岩爆，有时有ＤＫｌ３８４－Ｄ２０片麻岩９２．３２７．４３．７４严重岩爆发生盆因拉正洞石英闪７０．６～２４．７～２．５８～轻微～ＤＫｌ３８＋３００长岩９３．Ｏ２７．４３．７７中等岩爆（２）室内试验表明：盆因拉隧道围岩以花岗岩、闪长岩为主，岩石存在不同程度蚀变。岩石为硬脆性。（３）根据岩石的弹性应变能指数％进行岩爆的倾向性分析，岩石存在中等到强烈岩爆倾向。（４）最大储存弹性应变能指标Ｅｓ判断，岩石微弱岩爆倾向。（５）岩石强度脆性系数Ｂ判断，岩石有强烈岩爆倾向。（６）岩石变形脆性系数Ｋｕ判断，岩石有中一强烈岩爆倾向。（７）根据Ｒｕｓｓｅｎｃｓｓ判据（盯。／Ｒｂ）预测分析，当隧道埋深大于４００ｉｎ时，在隧道拱顶、拱腰、边墙底部有微弱～中等岩爆发生可能；且当地应力大于２０ＭＰａ时，拱顶、边墙底部有中～强岩爆发生可能。针对盆因拉隧道的地质特征，在施工中可能出现岩爆的地段应采取积极主动的预防措施和强有力的施工支护，确保岩爆地段的施工安全，将岩爆发生的可能性及岩爆的危害降到最低。６８铁道建筑技术ＲＡＩＬＷＡＹＣＯＮＳＴＲＵＣＴＩＯＮＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ２０１４ｆ７Ｊ万方数据・隧道／地下工程・７岩爆防治措施采用钻爆法施工的隧道工程，爆破地震、飞石、空气冲击波与粉尘作为爆破工程中的四大公害必须严格控制，尤其是在复杂的高地应力断裂破碎带隧道爆破开挖中，爆破振动是影响围岩稳定性的一个不可忽略的重要因素。因此在隧道开挖过程中，必须将爆破对围岩带来的影响控制在设计的要求限度内，对爆破施工必须进行监控，采取必要的技术措施，降低爆破振动对隧道围岩稳定的影响【３Ｊ。７．１水压爆破隧道掘进水压爆破就是在炮孔一定位置注入一定量的水，并在孔口采用炮泥加强填塞的综合爆破技术。水压爆破在炮眼数量、炮眼深度、炮眼分布以及起爆顺序等设计与常规爆破一模一样，仅在每个炮眼的装药量和装药结构上作了变化，即适当地减少了各个炮眼的装药量，往炮眼中装入水袋，最后用炮泥回填堵塞。水压爆破的优点不仅表现在提高隧道掘进进尺，降低炸药使用量，其还表现在降尘和防岩爆方面：由于炮眼最底部有水袋，可“”以比喻为爆破后一刹那给爆堆喷水，其雾化降尘“”作用效果更好；炮眼底有水袋，其水楔作用不但进一步破碎岩石，而且水渗入到掌子面的岩石中，对防止岩爆起了很好的作用。７．２岩爆的预防措施施工中应对地应力较高、可能出现岩爆地段遵“”循的短进尺、弱爆破、勤量测、强支护、早衬砌的新奥法施工原则，采取积极主动的预防措施和强有力的施工支护，确保岩爆地段的施工安全，将岩爆发生的可能性及岩爆的危害降到最低。加强监测，采取向掌子面喷水、钻地应力释放孔、增设锚杆、挂网等措施，同时加强观测，以确保人身、机具安全和施工的顺利进行。具体措施如下：（１）超前地质预报。在施工过程中，加强超前地质探测，预报岩爆发生的可能性及地应力的大小。采用超前钻探、声反射、地温探测方法，同时利用隧道内地质述描观察岩石特性，将几种方法综合运用判断可能发生岩爆高地应力的范围。铁道建筑技术ＲＡＩＬＷＡＹＣＯＮＳＴＲＵＣＴＩＯＮＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ①超前探孔。根据现场发生岩爆位置来看，岩爆大多集中在拱腰以上位置（偶尔在边墙位置发生岩爆），因此在隧道掌子面开面拱顶以下１ｍ位置钻一孔，孔深１０ｍ，每２个循环交替钻进，通过钻探探明前方围岩地质表现。另外根据鸭Ｐ超前地质预报得出的结论，可以帮助推断围岩情况及高地应力的情况。②地质素描。在开挖后对掌子面、左右边墙揭示的围岩产状、岩性等进行描述绘制上图，分析判断前方３０～７０ｍ范围的围岩情况，每一个开挖循环都做地质素描，确保分析判断的连续性和准确性。（２）应力解除法。打设超前钻孔转移隧道掌子面的高地应力或注水降低围岩表面张力超前钻孔可以利用钻探孔，在掌子面上利用地质钻机或液压钻孔台车打设超前钻孔，钻孔直径为舭５ｍｍ，每循——环可布置４８个孔，深度５１０ｒｒｌ，必要时也可以打设部分径向应力释放孔，钻孔方向应垂直岩面，间距数十厘米，深度ｌ一３ｍ不等。必要时，若预测到的地应力较高，可在超前探孔中进行松动爆破或将完整岩体用小炮震裂，或向孔内压水，以避免应力集中现象的出现。（３）适当改善施工方法，控制循环进尺，在岩爆地段的开挖进尺严格控制在２．５ｍ以内；采取台阶法开挖，使应力逐步释放，以减轻岩爆危害的严重性。（４）采用光面爆破或预裂爆破技术，使隧道开挖周边圆顺，减少应力集中，降低岩爆发生的强度；严格控制装药量，根据围岩情况和爆破效果及时调整爆破参数，减小炮眼间距和装药量，平均装药量—单耗控制在０．５５０．６５ｋｇ／ｍ３，以确保爆破效果，减少对围岩的扰动ＨＪ。（５）在施工中应加强监测工作，通过对围岩和支护结构的现场观察，通过对辅助洞拱顶下沉、两维收敛以及锚杆测力计、多点位移计读数的变化，可以定量化地预测滞后发生的深部冲击型岩爆，用于指导开挖和支护的施工，以确保安全。７．３岩爆发生时的处理措施（１）设临时防护网：主要是防止飞石伤人和砸坏机具。２０１４ｆ７Ｊ万方数据・隧道／地下工程・（２）待避及清除浮石：在岩爆比较猛烈的时候，应在安全处躲避一段时间，待避到平静时为止；洞顶的岩爆松石要清除掉。（３）喷雾射水：岩爆后立即向工作面及工作面以后一定距离的隧道周边进行喷雾和高压冲洗，以适当改变岩石力学性质，降低岩石的脆性，将需释放的能量转变为热能。（４）加强施工支护工作。在爆破后立即向拱部及侧壁喷射钢纤维混凝土，再加设锚杆及钢筋网。必要时还要架设钢拱架和打设超前锚杆进行支护。衬砌工作要紧跟开挖工序进行，以尽可能减少岩层暴露的时间，减少岩爆的发生和确保人身安全，必要时可采取跳段衬砌。强烈岩爆地段采用部分摩擦型锚杆（楔管式、缝管式、水涨式等），可及时受力挂网，防止岩爆落石。同时应准备好临时钢木排架等，在听到爆裂响声后，立即进行支护，以防发生事故。（５）对发生岩爆的地段，可采取在岩壁切槽的方法来释放应力，以降低岩爆的强度。（６）在岩爆地段施工对人员和设备进行必要的防护，以保证施工安全。（７）施工中加强高地应力地段围岩量测工作，每５ｍ设置一个量测断面，每个断面在轨面以上１．５ｍ、５ｍ位置各设一条水平测线，拱顶设一个测点，开挖时及时将量测桩埋好，做好拱顶下沉和水平收敛量测，尽早取得初始量测资料，真正起到指导施工的作用。如实记录开挖面和初期支护量测数据，根据围岩量测结果不断调整、优化施工方案，”确保顺利通过高地应力地段１。洞地应力钻孔水压致裂法地应力测试资料分析及岩爆预测分析，得到以下结论：对于硬质脆性闪长岩类地段的围岩（包括２＃横洞和正洞），隧道埋深小于１９５ｍ时，不会产生岩爆；埋深在１９５～２９０ｍ范—围，可能发生轻微岩爆；埋深在２９０５３０ｍ范围，可能发生中等规模的岩爆；埋深大于５３０ｍ，可能发生强岩爆。对于盆因拉隧道硬质闪长岩类地段的隧道围岩，隧道埋深小于１５０ｍ时，不会产生岩爆；埋深１５０～２３０ｍ范围，可能发生轻微岩爆；埋深２３０—４２０ｍ范围，可能发生中等规模的岩爆；埋深大于４２０ｍ，可能发生强岩爆。确认岩爆地段后，采用主动预防与被动防护的相结合的治理措施，地质超前预报隧道超前预报孔、初期支护锚杆孑Ｌ都对应力释放起到一定的作用应力释放相结合考虑，同时水压爆破产生水雾起到一定的降温作用等。在施工中“对地应力较高、可能出现岩爆地段遵循预测超前、准确定性，方案合理、措施得力，刚柔并举、宁强勿”弱的原则组织施工，采取积极主动的预防措施和强有力的施工支护，确保岩爆地段的施工安全，将岩爆发生的可能性及岩爆的危害降到最低。高原地区高地应力隧道岩爆的发生随机性较大，需要考虑人员身体条件及容易产生的精神压力，教育工人正确认识岩爆的成因及预防措施，学会辨别可能发生岩爆的围岩，做到正确防范；同时增加网片、洒水、拱架等技术措施及给工人配发防砸鞋、防弹背心、防护眼罩等防护用品，用科学的方法预测岩爆并加强“”“支护措施，避免工人谈岩色变，做到以人为本，关”心职工，切实做好人员稳定工作。参考文献８总结‘口１雾雾篓蠹燃青蕊霎羹霉：冀拉日铁路为青藏高原腹地雅江峡谷区首条铁（２）：３２７－３３２．路线，穿越高地应力山区修建隧道，不可预见因素［２］侯景德．锦屏山隧道岩爆综合防治施工技术［Ｊ］．铁道较多；受各种不利因素影响，其施工技术难度及组建筑技术，２０１０（６）：３８～４４・织管理难度较内地一般隧大很多。通过施工人员［３１登镜型：蔓哆骏・岩爆及其判据和防治［Ｊ］・岩石力学ⅡⅡⅢ…的磊盆因拉隧妻童工区施．尊＇、璧围岩柔秉翥篙勰嚣茹挖振动效应单工作面月掘进最快达１６０ｍｙ平均１３０ｍ，创造了‘。—［Ｊ］．工程爆破，２０１０，１６（３）：４８５１．高原单线隧道施工进度新的纪录。通过与高校的［５］李树军．高地应力大变形隧道变形特性及工程应对措科研，成功预测了岩爆的成因及段落，提前预防，有施分析［Ｊ］．水利与建筑工程学报，２００９，７（３）：３３效降低了岩爆带来的危害。通过盆因拉隧道２＃横一３５．７０铁道建筑技米ＲＡＩＬＷＡＹＣＯＮＳＴＲＵＣＴ／ＯＮＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ２０１４１７ｌ万方数据