高海拔地区隧道岩爆影响因素及防治措施探讨

隧道岩爆段施工仍是个重大难题,高海拔隧道施工环境中岩爆现象既危害作业人员安全,又使机械设备的工作条件恶化,故障增多,甚至造成施工无法进行。分析了岩爆发生的特征及影响因素,并提出了岩爆防治措施,包括注水或喷水减压湿化掌子面、围岩应力分散及支护参数加强等,基于施工实践,指出本隧道防治措施为达嘎山隧道安全施工和支护设计优化提供了数据,也为高海拔地区复杂地质条件下的岩爆防治提供了一定的参考。     

隧道特殊不良地质地段施工控制技术

隧道特殊不良地质段是隧道施工的重点和难点。本文结合某隧道工程的成功实践,详细阐述了隧道断层、溶洞和岩爆等特殊地质段的施工,可供同类工程施工参考。     

成兰铁路特长深埋隧道岩爆段应力特征

为了探究高地应力环境下深埋隧道岩爆发生机理,掌握岩爆孕育规律,通过现场测试、数值分析及室内实验,对平安特长深埋隧道岩爆段围岩的二次应力场进行了分析,探明了隧道岩爆发生的力学机制,并运用经典应力岩爆判据指标,预测判断出岩爆发生强度及位置。研究表明：隧道侧壁处存在较大的压应力,是造成岩爆发生的主要原因;高地应力条件下,由于结构面等不利因素的存在,造成掌子面中部处原岩应力突发释放而引发高烈度的岩爆;在岩爆区段进行应力释放孔的布置,能够有效地释放原岩应力,减少岩爆发生的可能性。相关研究成果能够深化人们对于高地应力环境下岩爆发生机制的认识,为类似工程岩爆的防控及建设提供科学依据。     

北武夷山隧道岩爆判定与施工控制

通过对京福高铁北武夷山隧道岩层应力和结构分析,结合以往岩爆理论和控制经验,对隧道实际开挖时岩爆发生情况,制定隧道岩爆的预防和施工措施,在开挖过程中逐步修正,保证了隧道开挖时岩爆的预防和安全控制,满足了隧道开挖支护的安全性和有效性.     

福堂坝隧道岩爆及其防治

福堂坝隧道中段隧道施工通过完整花岗岩,开挖过程中发生了不同程度的岩爆,采用临空面洒水和网喷混凝土封闭措施进行了治理尝试,取得了一定的效果。在总结隧道岩爆段岩爆表现特征的基础上,分析了岩爆形成发生的机理,介绍了采用临空面洒水和网喷混凝土封闭爆坑的岩爆预防治理措施。     

岩爆防治在大伙房引水隧道中的应用

重点研究了在大伙房引水隧道一号支洞所发生岩爆的特征，从包括岩石组合、地应力状况、隧道埋深以及地下水发育特征等因素在内的影响岩爆发生的主要因素的角度，分析了它产生、发展、分布的岩石组成形式和地质构造特征，指出隧道中容易发生岩爆的地段的鉴别特征，着重研究了该地区岩爆在不同构造应力场的作用下，所发生的的力学行为，并由此推断出它可能对隧道施工可能造成的影响，提出了以预防为主、防治结合的行之有效的治理措施。     

大岗山深埋硬岩公路隧道岩爆预测

位于川西和青藏高原接触带的长大深埋硬岩公路隧道建设面临极大的岩爆危害,对其岩爆倾向性的准确预测是解决这一瓶颈问题的关键手段。以泸石高速大岗山隧道为工程背景,基于地勘中地形地貌、地质构造、岩石力学参数和地应力实测数据资料,采用数值模拟和数理统计相结合的方法,反演分析隧址区全线初始地应力场,系统分析了大岗山隧道各断面开挖洞周围岩二次应力,基于应力判据法对其岩爆发生情况进行了综合预测。结果表明:隧道全线地应力场分布规律以竖向应力为主,竖向应力量值最大达33.25 MPa,且局部地应力复杂,水平构造作用明显,以NWW-SEE向挤压作用为主,具备发生岩爆条件;隧道埋深大于408 m时有中等、强烈岩爆活动,中等岩爆段长度占隧道全长的13.8%,强烈岩爆段长度占隧道全长的39.7%,且埋深大于450 m时岩爆在边墙部位发生;岩爆发生受地形地貌、地质构造影响显著,由于地应力在软弱岩体中得到释放,断裂带、辉绿岩脉内部无岩爆活动,而断裂带和沟谷地形会使其附近完整花岗岩段内出现地应力集中现象,从而加剧其岩爆烈度。     

深埋隧道强烈岩爆孕育微震主频演化规律

岩爆是深埋隧道施工过程中常见的一种地质灾害,严重制约深埋隧道开挖的安全和效率。本研究从岩爆孕育相关的岩体破裂所释放微震波频率的角度出发,建立了基于微震波频率衰减特征的隧道岩体破裂微震主频计算方法。分析了锦屏二级水电站引水隧洞群大埋深大理岩洞段,隧道掘进机(TBM)和钻爆法两种施工方法下的典型强烈岩爆案例。研究结果表明:TBM强烈岩爆孕育时岩体破裂微震主频由高向低交替变化,且在岩爆发生当日降低到最小,钻爆法强烈岩爆的微震主频演化则是无序的;TBM和钻爆法强烈岩爆孕育过程中单日最小微震主频一般低于200Hz,且TBM单日最小微震主频呈逐渐降低的趋势。微震主频的演化规律可为深埋隧道岩爆预警预测提供参考。     

大凉山地区深埋高地应力公路隧道岩爆机理及防治对策

本文以乐西高速大凉山2号隧道工程为依托,对大凉山地区深埋高地应力公路隧道岩爆机理及防治对策进行研究。从深埋隧道岩爆孕育力学角度出发,结合能量及应力条件,运用有限元分析软件MIDAS-GTS-NX分别建立隧道在不同埋深、进深及断面形状的三维有限元模型,对围岩应力特征进行比较分析。研究结果表明：从力学角度来看,岩爆的孕育过程是由弹性转换为塑性,并发生在塑性岩体中,周围弹性岩体负责为其提供能量,围岩储存的能量和开挖导致的应力集中分别是岩爆发生的根本条件和触发条件;隧道埋深、进深以及断面形状是影响隧道岩爆的重要因素,其中埋深对其影响最为明显,围岩最大主应力与隧道埋深、开挖进深及断面大小呈正相关性;隧道埋深在600 m左右时,围岩最大主应力达到45.90 MPa。根据强度应力比法,结合施工钻孔取芯参数,最终结果表明大凉山隧道属于极高地应力区,具有发生岩爆的风险,施工时应当采取相关防范措施。     

深埋公路隧道高地应力场特征分析及岩爆预测

深埋隧道岩体中有较高地应力,在岩石强度较高的围岩处易发生岩爆,影响围岩稳定性。笔架山公路隧道埋深大,为降低其安全建设风险,通过工程区岩样岩体力学实验对围岩性质进行研究,结合地应力资料建立三维有限元地质模型反演隧址区地应力场,最终利用谷-陶岩爆判据和强度应力比岩爆判据对笔架山隧道岩爆状态进行预测。结果表明：隧道工程区内岩体有中等-强烈岩爆倾向;隧道沿线地应力场由自重应力场主导,大多数区段岩体处于极高应力状态,且水平最大主应力与隧道夹角较小,有利于围岩稳定;开挖后沿线围岩最大主应力峰值为63.2 MPa,均发生在断面侧壁,因此在该部位发生岩爆的可能性较大;隧道沿线24%区段有发生岩爆的可能,且以中等-高岩爆活动为主,岩爆预测结果可为隧道开挖施工和灾害防治提供参考。     

隧道施工中岩爆形成机理及防治措施

分析了隧道施工中岩爆形成机理,归纳了产生岩爆的影响因素,并提出一些岩爆防治措施,为隧道施工中岩爆防治提供参考。     

浅谈隧道岩爆的特征和处理方法

通过对秦岭隧道Ⅱ线平导开挖过程中岩爆发生的地质条件、岩爆特点和破坏机制分析,总结出了在开挖过程中采取的一些措施,为岩爆防治提供借鉴。     

隧道施工中常见的不良地质以及处理措施

在隧道施工,经常会遇到像岩堆、偏压地层、岩溶、高应力、高强度地层、松散地层、软土地段等不利于隧道工程施工的不良地质环境,以及膨胀地层、软弱黄土低层、含水未固结围岩、溶洞、断层、岩爆、流砂等地段以及瓦斯和有害气体溢出地层等特殊地质地段。这两种情况的产生严重影响了隧道的施工,本文就部分两种情况介绍了一些处理的对策。     

九岭山深埋长大隧道岩爆问题预测

岩爆是深埋长大隧道主要的工程地质问题之一,对隧道工程的危害很大,岩爆的预测研究对于隧道的设计和施工有着重要的意义。通过对九岭山隧道初步设计及施工图设计两阶段工程地质勘察成果的研究,分析该隧道的工程地质条件、岩石力学性质及地应力测试结果,并运用现有国内外多种岩爆判别准则对其在施工期间可能发生的岩爆问题进行了预测研究。结果表明,九岭山隧道在施工期间不会出现严重的岩爆,但在埋深大于450m的洞段可能会产生低岩爆活动。     

玉维高速科色特长隧道地应力特征及工程地质意义

玉维高速紧邻金沙江西岸,全程共30座隧道,隧道占总里程的52.55%,隧道建设中极有可能遇到复杂地质问题及地应力的影响。以玉维高速科色特长隧道地应力特征为研究对象,完成了6个点的地应力测试工作及岩石室内物理力学测试,结合构造稳定性、岩爆分级、隧道空间布置分析理论完成了该隧道工程地质意义研究。研究结果表明：地应力在垂直方向上随深度以似线性增长趋势,整体表现为“浅部以走滑型地应力场为主、深部以正断型地应力场为主”的规律;地应力特征表现为“浅部区域以水平构造应力为主,深部以垂直应力为主”;各测点的最大剪应力与平均应力之比值均未达到稳定临界值,隧道周边的构造相对稳定;岩爆级别随深度逐渐增大,但级别为中等至轻微;隧道方位分析表明,隧道（右幅）K24+995至K25+730段隧道方位不利,K25+730至K28+200段隧道方位有利。     

不良地质条件下隧道施工方法初探

在修建隧道中,常遇到一些不利于施工的特殊地质地段。如膨胀土围岩、黄土、溶洞、断层、松散地层、流沙、岩爆等。在开挖、支护和衬砌过程中,由于各种因素的影响都可能发生土石坍塌,坑道支撑变形,衬砌结构断裂,严重影响施工进度、安全和质量。隧道穿越含有瓦斯的地层,更严重地威胁着施工安全。下面就此复杂环境进行施工加以分析。     

深埋隧道坚硬围岩变形特征三维数值分析

秦岭终南山公路隧道埋深大,地质环境复杂,2号竖井下洞群多次跨越既有公路与铁路隧道,结构尺寸多变,受力复杂;岩爆频发;滑坡、塌方和冒落等严重制约通风及建设效率.基于现场工程与地质特征分析,采用三维数值计算,对东线隧道和西线隧道交叉点的稳定性对比分析,为隧道及洞群优化设计提供科学的定量化依据.     

浅谈隧道施工中岩爆问题的对策

在隧道施工的过程中,岩爆问题是很有可能出现的问题,其危害也是很大的.本文首先对在隧道施工过程中的岩爆产生的原因进行分析,然后在此基础上提出预防岩爆问题的措施.     

桑珠岭特长隧道初始地应力场反演分析

桑珠岭隧道是拉萨-林芝铁路的控制性工程,工程区地质条件复杂,面临着深埋隧道高地应力灾害问题。因此,对其展开初始地应力场分析为保障隧道安全施工及优化结构设计具有重要意义。以现场勘察工作为基础,综合分析工程区地质资料,利用工程类比法和Anderson理论估算了隧址区主应力方向与量值范围;结合现场地应力实测数据,利用多元线性回归分析方法,进行了隧道工程区地应力场的三维反演计算分析。结果表明:测点地应力反演值与实测值在量值与方向上存在较好拟合关系;且同区域构造背景相一致,说明计算结果具有一定的合理性与可靠性。最后,通过分析桑珠岭隧道沿轴向的地应力分布规律,对隧道沿线的易发岩爆段及岩爆等级进行了初步预测,为后期隧道开挖及支护结构设计提供依据。     

隧道施工期岩爆超前地质预报方法探讨

为解决硬质岩隧道高地应力环境下岩爆预测方法少,预测准确度不高的难题,本文通过分析隧道勘察期地应力和施工期岩爆特征,基于沟谷型岩爆首次提出TSP物性参数预测岩爆段落的方法,并形成了一套岩爆分析的全序列预测体系(岩爆环境分析、物探长距离预测、微震监测近距离预警、现场观听),可远、中、近有层次预测岩爆风险。研究成果表明：(1)小于500 m埋深的沟谷型岩爆有沿洞轴向呈“链式”发生的特点,深埋大于800 m的深埋型岩爆具有一定离散性。(2)满足动态弹性模量>70 GPa,静态弹性模量>60 GPa,密度>2 800 kg/m³,泊松比<0.25,横波波速v_S>3 200 m/s,纵波波速v_P>5 500 m/s,发生岩爆可能性更高;(3)掌子面炮孔钻进明显缓慢,少量有堵孔现象,爆落有效进尺小于炮孔深度,人耳偶尔可听到围岩表层有爆裂声,声响剧烈且持续时间长,发生岩爆风险更高;本文研究成果和手段可为类似高地应力环境下岩爆预测和防控提供参考,具有推广意义。