岩爆

摘要： 针对岩爆片剥研究的不足,基于ImageJ图像分析软件,开展了具有岩爆倾向性的直墙拱形巷道岩爆片剥试验研究,制作了可清晰观测巷道围岩临空面的试样;通过透明亚克力板材对试样进行约束,得到了全巷道临空面片剥现象。结果表明,随载荷增加,灰度孔隙率总体呈现下降趋势,表明巷道临空面超过灰度阈值的面积范围不断增加,灰度值在持续升高,应力在持续增加;随载荷增加,巷道临空面灰度均值总体上在增加,巷道临空面片剥前灰度值升高明显,说明应力在升高,达到临界应力后巷道临空面产生片剥;总体上来看,颗粒数量是在逐步减少。巷道临空面片剥前灰度孔隙率、灰度均值、颗粒数量均有明显变化,可通过这些参数来综合反映巷道岩爆片剥的演化规律及前兆,并通过图像分析来揭示岩爆片剥问题。

摘要： 在建高楼山隧道是通达陇南市及四川省九寨沟的控制性工程,项目具有“三高一大”的特点,是复杂地质条件下深埋特长公路隧道的典型代表.以现场两种岩爆类型为研究对象,通过冲击岩爆实验系统并设定不同应力路径,首先进行了岩爆实验全过程分析,而后对比研究了板裂屈曲型岩爆实验碎屑(岩爆碎屑1)、爆破冲击型岩爆实验碎屑(岩爆碎屑2)和现场收集的不知类型的岩爆碎屑(岩爆碎屑3)的质量、尺度分布及形状分形维数特征.在此基础上,结合岩爆实验图像变化过程,深化了对不同类型岩爆碎屑成因及岩爆机理的认识.结果表明:(1)板裂屈曲型岩爆和爆破冲击型岩爆区别在于破坏主导机制不同,一种为张拉破坏主导,另一种为张剪破坏主导.(2)岩爆碎屑1以中粒、条板状碎屑为主,在长度方向上更容易破碎,且质量远大于岩爆碎屑2,这与竖向应力集中形成板裂化结构的板裂屈曲型岩爆孕育机制密不可分.(3)动载的介入使得岩爆碎屑2受剪切作用明显,因而在厚度方向的破碎更容易且破碎程度更高,形成以粗粒、片状碎屑为主的碎屑,该类型碎屑在现场岩爆中由于质量较大、体积较大、弹射距离较远,因此危害性可能更大.(4)通过上述比对分析,可基本判定岩爆碎屑3对应的岩爆类型为爆破冲击型,且片状、“V”形特征碎屑为该类型岩爆特有的碎屑类型.

摘要： 针对露天矿山石材开采岩爆研究不足问题,分别从矿物成分、力学性质及热应力等方面分析了五莲石材岩爆机理,结果表明:五莲石材是中粗粒结构,比细粒结构的石材强度低,同等情况下,五莲石材更易发生破坏;五莲石材具有强烈的岩爆倾向性,其抗拉强度很低,极易发生劈裂岩爆,这是五莲石材岩爆的重要内因.夏季露天开采石材本身受热温度较高,同时受光照、环境、开采工艺等影响导致其温差变化也较大,将产生较大的热应力;当石材内部各点的热应力超过其抗拉强度时将导致石材内部产生热破裂,进而诱发石材岩爆,同等情况下,短时局部温度变化对石材的影响很大,极易导致石材发生岩爆破坏,这是五莲石材岩爆的重要外因.

摘要： 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。

摘要： 从鸿图嶂隧道工程地质状况和应力场分布特征入手,采用数值模拟手段,通过对隧道开挖后的围岩应力场特征分析,结合岩爆发生判据,对鸿图嶂特长公路隧道全长范围内可能发生的岩爆状况进行了预测,并给出了相应的防治措施。

摘要： 多年来,岩爆的频发严重制约着最大深埋隧洞的工程建设进度,给现场施工安全造成极大的威胁。引汉济渭秦岭输水隧洞具有地应力高、埋深大、地质结构复杂等特点,为减少在开挖过程中岩爆带来的危害,利用微震监测技术对岭北TBM洞段实施全天候不间断监测。通过分析微震事件的时空演化规律,对K46+735~K45+730之间变砂岩与闪长岩交界面处岩性转换带的岩爆孕育机制开展了研究。研究结果表明:(1)微震事件的时空演化规律可以有效揭示岩爆区岩体的破裂过程,并显示出了微震监测震源参数的变化情况与现场发生的岩爆现象一致;(2)岩性转换带的岩爆孕育受开挖扰动影响,当岩爆区域在高应力作用下发生静力破坏时,结构面滑移错动产生高应力,并与静应力形成叠加效应,最终诱发强烈岩爆。研究成果可以为最大深埋隧洞施工过程中的岩爆预防措施制定提供参考,以保证现场施工人员和设备的安全。

摘要： 首先采用颗粒流程序(PFC)研究含马蹄形孔洞板状岩石模型在双轴压缩下的力学响应;其次,采用改进的复变函数法推导孔洞周边应力分布;最后,对锦屏二级水电站因岩爆引起的隧道破坏实例进行分析和讨论。结果表明,在低侧限应力作用下,孔洞周围共出现4种类型裂纹,即孔洞顶底板的初始拉伸裂纹、侧壁上的剥落裂缝、拐角处的次生拉伸裂纹和对角线上的剪切裂纹。随着侧限应力的增加,拉伸裂纹逐渐消失,而剥落破坏愈发严重。隧道模型的破坏现象与实际引水隧道的非常吻合,且解析获得的应力分布可以阐明裂纹的萌生机理。

摘要： 为研究“喷水软化”方法中围岩软化和温度变化两种因素对岩爆的治灾机理,以成昆铁路复线老鼻山隧道为研究对象,依据前期工程勘察和室内岩石力学试验结果,采用有限元方法研究了在极端含水状态和不同含水温度下硐室分阶段开挖后岩爆倾向性与时滞性特征。研究结果认为:“喷水软化”降低岩爆烈度是围岩软化和温度降低两者共同作用的结果。随着含水率增大,围岩弹性模量降低,岩爆倾向性降低,且具有一定的时间滞后性;温降量是影响岩爆倾向性的重要因素,温度越低,岩爆倾向性越低,在一定温降范围内,岩爆倾向性降低最明显。研究结果为工程应用提供了一定理论依据。

摘要： 微震监测技术是目前预测岩体损伤最有前景的探测技术之一。为提升微震监测技术的准确性,以云县至凤庆高速公路隧道开挖工程为背景,现场进行了微震监测,并对爆破、打炮眼、电气干扰及岩石破裂信号进行了分析。结果表明,可以根据体变势、频谱最大频率、视体积及视应力大小等特征来区分不同信号。其中爆破信号的体变势、视体积和视应力的数值最大,频谱最大频率多数分布在0~10 Hz。岩石破裂产生的微震信号的体变势大多集中在0~10 m^(3),数值较大,频谱最大频率多数分布在50~60 Hz和180~200 Hz。研究结果对剔除干扰信号和指导现场微震监测具有重要意义。

摘要： 中国西部地区地势复杂,区域构造应力场各向异性显著,了解地区地壳应力状态是判断隧道设计阶段线路布设合理性的基础,也是预测隧道施工过程可能出现岩爆、断层滑动等其他工程灾害的重要参数。为了研究陕南特长高速公路隧道现今地应力状态,基于古仙洞隧道钻孔(ZK10钻孔)与化龙山隧道钻孔(ZK11钻孔)水压致裂地应力测量,获得了两隧道现今地应力分布特征。古仙洞和化龙山特长深埋隧道最大埋深处S_(H)值分别为13 MPa和22 MPa;古仙洞与化龙山隧道的应力关系分别为S_(H)>S_(h)>S_(v)和S_(H)>S_(v)>S_(h),水平主应力起主导作用;S_(H)方向为近北西—北西西向,与区域现今构造活动背景基本一致,主要受秦岭造山带活动断裂影响。基于地应力测量结果、相关理论及判断依据认为:最大水平主应力方向与洞轴线夹角,有利于隧道围岩稳定,研究区内古仙洞与化龙山隧道的总体布置是合理的;采用岩石强度应力比法、陶振宇判据、Russenes判据和岩石应力强度比法综合判定研究区内两隧道不具备发生中等强度以上等级岩爆的可能;利用莫尔-库伦准则及拜尔定律,摩擦系数μ取0.6~1.0,对研究区内两隧道的现今地应力状态分析后发现,两隧道附近断裂带的地应力大小未达到地壳浅部断层产生滑动失稳的临界条件,处于较稳定的应力状态。

摘要： 岩爆是地下工程开挖施工中发生在高地应力、完整脆性岩体内的一种地质灾害,极大威胁施工人员和设备的安全.通过对周宁抽蓄水电站地下厂房Ⅰ层上游侧顶拱开挖时发生轻微岩爆现象的观测,分析其特征和规律,从实践中总结出一套预防和治理岩爆的方法,可供类似工程施工时参考借鉴.

摘要： 锦屏二级水电站总装机容量4800MW,地下工程由7条隧洞、4座上游调压室、8条高压管道、厂房洞室群组成.隧洞一般埋深1500～2000m,埋深2525m,天然状态下的外水压力10～13MPa,是一个极具挑战性的地下工程.锦屏深埋隧洞发生的岩爆划分4级,分别为:轻微岩爆(Ⅰ级)、中等岩爆(Ⅱ级)、强烈岩爆(Ⅲ级)、极强岩爆(Ⅳ级).其类型有应变型岩爆、断裂型岩爆、岩柱型岩爆.岩爆的防治对策为勘察期运用地质综合分析进行岩爆预测,施工期采用经验法和微震监测预测预报,并根据不同施工方法有针对性地进行岩爆支护设计,降低了岩爆对工程的危害.锦屏引水线路区发育5大泉,划分4个水文地质单元,隧洞穿越3个单元,地下水沿岩溶构造带发育,具有高水压、大流量、突发性特点.主要防治对策为:在工程区水文地质条件研究的基础上,选择合适的隧洞位置,预测隧洞涌水量,进行施工开挖期的涌水地质超前预报,出水点揭露后进行封堵灌浆处理.锦屏二级水电站工程主体工程7条隧洞已于2011年12月16日全部贯通,较成功地解决了隧洞岩爆和岩溶高压涌水等关键技术问题,并形成了相应的防治体系.

摘要： 首先介绍了新建立的岩爆孕育过程的实时监测、预警与动态调控设计指南,包括5个部分，即总则,包括该指南的目的和适用条件、范围等;专业术语,包括岩爆、监测、风险评估、规避措施所涉及术语及其解释;岩爆孕育过程微震实时监测与数据快速分析,包括适用条件、传感器选择布置、监测系统布置、监测方案设计、岩体破裂信号识别、岩体破裂源定位、岩体破裂类型识别、不同类型岩爆孕育机制;岩爆风险的动态评估与预警,包括目的和任务、评估预警方法分类与选取原则、选址选线阶段岩爆风险预评估、可行性研究阶段岩爆风险评估、设计施工阶段岩爆风险的动态评估与预警;岩爆风险规避措施优化设计,包括工程选线选址原则、工程间距优化、工程开挖前岩爆风险规避措施设计优化、开挖过程中岩爆孕育过程的动态调控优化设计.然后,介绍了锦屏二级水电站深埋引水隧洞和排水洞的成功实践工程范例.

摘要： 本文结合锦屏二级水电站施工排水洞、引水隧洞TBM的施工实践经验,进一步加深了对TBM设备的特点、岩爆分类、预测岩爆风险的主要因素、不同强度等级岩爆对TBM掘进技术影响等方面的认识,并初步总结归纳了深埋长隧洞TBM掘进岩爆风险预评估方法,在软岩大变形、大中型断层破碎带、大中型岩溶、涌泥等以往TBM法适用性主要风险评估因素的基础上,进一步完善了长隧洞TBM法适用性风险预评估方法,为将来对深埋长隧洞施工方案进行科学合理的决策,确保在安全、经济、合理工期条件下建设深埋长隧洞提供参考.

摘要： 针对非煤矿山岩爆灾害问题，根据受载岩石材料稳定状态与电磁辐射效应的耦合关系，采用电磁辐射技术对岩爆危险的监测及预警技术进行了分析研究。结果表明，电磁辐射信息能够反映具有岩爆倾向性岩体的应力演化及由稳定一非稳定状态的变化过程，岩体破坏电磁辐射前兆信息明显、有规律、可监测，可对潜在的岩爆危险提前预警，为及时采取解危防治措施提供指导。现场实践表明，在非煤矿山生产过程中，采用电磁辐射技术可以确定围岩稳定区和高应力区。对岩爆危险进行提前预警是可行和有效的，可作为我国非煤矿山围岩动力灾害监测的一种重要技术手段。

摘要： 随着矿山开采深度的增加，在高应力作用下，不断的产生破坏性岩爆，严重制约着矿山的正常生产。首先介绍了国内外矿山发生岩爆的现状，基于微震监测技术，利用矿山发生岩爆实例，分析了地震参数的变化趋势，得出了岩爆发生前兆。针对高应力区采矿的特点，进一步研究和制定了岩爆的控制策略，将其分为预防性和应急性策略，并重点分析了岩爆的应急性控制策略。

摘要： 在岩爆发生和烈度分级预测的距离判别分析模型的基础上,结合地下工程岩爆的特点和Bayes判别分析理论,提出了地下工程岩爆发生及烈度分级预测的Bayes判别分析方法.综合分析影响岩爆主要因素,选取最大切向应力σθ、岩石抗压强度σc、岩石抗拉强度σ1和弹性能量指数Wet作为判别因子建立岩爆预测的Bayes判别分析模型,并利用回代估计法对误判概率进行估计.利用国内外一些重大深部地下工程实例作为学习的样本进行训练建模,经过训练后的模型回判估计的误判率为0.利用该模型对国内3处典型的隧道岩爆情况进行预测,结果与实际情况符合得很好.研究结果表明,Bayes判别模型在岩爆发生可能性及烈度分级预测中具有良好的适用性和有效性.

摘要： 为了更有效地开采深部矿产资源和预防深部开采灾害的发生,采用有限差分软件FLAC3D模拟深部巷道的掘进来进一步研究深部开采扰动致灾机理.针对某矿山深部巷道沿水平构造应力方向开挖的情况,结合现场实测岩体物理力学参数和围岩渗流参数,利用SB法分别构建构造应力场模型和构造应力与渗流场耦合模型,模拟开挖进尺3m后的巷道及其围岩变化.计算得到两个模型的塑性区、最大主应力、位移和孔隙水压力分布云图及相关数据.结合已有的研究成果和矿山现场的情况,分析可得在开挖后该深部硬岩巷道基角和围岩附近以及掌子面处出现应力集中,是诱发岩爆的重要原因.在巷道底板引起较大位移,需要预防和处理底鼓的现象.对比两个模型,发现渗流场的存在弱化围岩的力学性能,不利于巷道的稳定,因此在开挖后需要对巷道进行防水和排水处理.

摘要： 岩爆是采矿工程、隧道开挖等地下工程的主要地质灾害，对国民经济造成了很大的影响，因此它已经成为了许多研究人员和工程师的研究课题。光弹性实验是一种无损的、全领域的平面应力实验分析技术。它被广泛用于二维和三维的组件分析，通过主应力差和主应力方向等信息进行计算。文中，讨论了隧道围岩裂纹角度和荷载变化时，其尖端应力强度因子的变化情况。

摘要： 通过锦屏电站工程实践中出现的高地应力问题，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，各种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。并探讨工程措施的基本原理与基本处理方法，把高地应力区的几个关键问题进行了初步研究，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。

摘要： 一种实现岩爆预处理的组合式TBM及岩爆预处理掘进方法，涉及隧道及地下工程施工领域。实现岩爆预处理的组合式TBM包括超前TBM和扩挖TBM，扩挖TBM包围在超前TBM外侧，超前TBM上搭载有地质钻机、喷水装备、高频振动装备，超前TBM开挖使围岩充分预释放能量，大幅降低岩爆风险，超前TBM上搭载有各种岩爆预处理措施，既能防止自身遭遇岩爆，又能保证扩挖TBM在掘进工作时不再遭遇岩爆，有利于提高破岩效率。本发明实施例的岩爆预处理掘进方法在开挖时进行围岩能量预释放，同时灵活预处理掘进过程中遭遇的岩爆问题，克服因TBM机械系统过于庞大造成的局限性，保障人身安全。

摘要： 本发明涉及交通、水利及矿山等工程技术领域，提供了一种隧道防岩爆支护方法及隧道防岩爆支护体系。隧道防岩爆支护方法包括如下步骤：在围岩的洞室表面上形成具有多个凹槽的喷射混凝土层，沿围岩的径向方向插入多根预应力释能锚杆，控制预应力释能锚杆，使其对围岩进行主动支护,且当预应力释能锚杆的杆体受力达到预先设定的受力值时预应力释能锚杆可根据防岩爆需求横阻滑移一定距离。该支护方法设计科学合理，能够有效防止岩爆的发生或减弱岩爆的发生程度。隧道防岩爆支护体系，包括围岩、喷射混凝土层和多根预应力释能锚杆，喷射混凝土层开设有间隔设置的多个凹槽，预应力释能锚杆的一端沿围岩径向方向埋设于围岩，预应力释能锚杆的另一端位于喷射混凝土层。该支护体系能够较好地保障隧道岩爆条件下洞室稳定与施工安全。

摘要： 一种隧道掘进用防岩爆掌子面结构，包括隧道掘进过程中用于爆破、挖掘作业的掌子面，其改进在于：所述掌子面表面形状为球面或椭球面与地面相截所形成的异形面。本发明的有益技术效果是：可有效降低岩爆灾害发生的概率，提高隧洞抵御岩爆灾害的能力；同时，由掌子面所形成的有效自由临空面面积较大，可有效提高爆炸效果，减轻对围岩的扰动损伤，提高施工效率。

摘要： 本发明公开了一种岩爆诱发装置及岩爆诱发方法，该装置包括岩爆诱发箱、立方体岩石试样、卸荷杆，所述岩石试样上具有试样孔，所述卸荷杆能进退于试样孔，岩石试样在一个竖直维度和相互垂直的两个水平维度上分别有外动力能对所述岩石试样施压。本发明岩爆诱发方法是先利用标准岩石试样确定其在各阶段应力水平的应力值，测试并记录与各阶段应力水平相应的破坏应力，用本装置对立方体岩石试样施与各阶段应力水平相应的80％‑95％破坏应力，之后迅速拔出卸荷杆，岩体发生岩爆。如此，科技人员根据室内岩爆试验结果，能够预测不同复杂应力环境下岩爆发生的力学条件，为工程岩爆灾害的治理提供原始参考依据，有效降低了岩爆科研成本，提高了岩爆灾害研究效率。

摘要： 本发明涉及隧道挖掘技术领域，尤其涉及一种隧道掘进用防岩爆掌子面结构及防岩爆隧道掘进方法，防岩爆掌子面表面形状为与隧道掘进方向相对的凸面，所述凸面表面形状为球面或椭球面与地面相截所形成的异形面；所述凸面的球心位于地面之上；所述凸面周围开设有环形槽，所述环形槽与所述凸面和所述隧道壁面均为平滑过渡。挖掘作业的掌子面为凸面，所以不容易产生应力集中，同时凸面周围有环形槽，扩大了掌子面的表面积，使得应力得到进一步的分散，同时环形槽内可以积水，对挖掘作业的掌子面可以起到松弛应力的作用，使得应力不易累计，也不集中。

摘要： 本公开涉及地下工程技术领域，提供了一种高地应力下诱导岩爆提前发生并减少岩爆持续时间的隧道施工方法，通过提高周边眼的装药集中度，用于增加周边眼内炸药起爆时的爆破能量，诱导岩爆提前发生减少岩爆持续时间；通过冷水高压冲击爆破后的岩石岩面，用于与高温高地应力岩石进行迅速的热量、能量传导，以释放岩体内部分高地应力所赋予的能量和软化岩体，同时对岩石施加高压冲击力进一步诱导岩爆的提前发生；通过对爆破后的本体围岩沿开挖轮廓进行物理冲击既达到找顶排险，又再次激发围岩本体残余能量的岩爆发生，从而减少岩爆持续时间，极大地减轻了岩爆对施工人员和设备构成的安全隐患，降低了岩爆对施工效率的影响加快了工作效率。

摘要： 本发明具体涉及一种对应不同岩爆烈度等级的单线铁路隧道防岩爆支护方法；分别针对轻微岩爆、中等岩爆和强烈岩爆下单线铁路隧道采用不同的支护方法，轻微岩爆段采用岩面喷洒高压水、初喷混凝土、设置砂浆锚杆和钢筋网支护；中等岩爆段采用岩面喷洒高压水、初喷钢纤维混凝土、设置涨壳式预应力中空锚杆和钢筋网支护；强烈岩爆采用设置超前预应力释放孔和超前锚杆、注入高压水、初喷钢纤维混凝土、架设钢拱架、设置涨壳式预应力中空锚杆和钢筋网支护；根据爆坑深度处理爆坑；本发明根据不同的岩爆烈度等级，系统的提出了针对单线铁路隧道防岩爆的支护方法，层次分明且实际操作性强，能够有效的保障单线铁路隧道岩爆条件下施工的稳定性和安全性。

摘要： 一种实现岩爆预处理的组合式TBM及岩爆预处理掘进方法，涉及隧道及地下工程施工领域。实现岩爆预处理的组合式TBM包括超前TBM和扩挖TBM，扩挖TBM包围在超前TBM外侧，超前TBM上搭载有地质钻机、喷水装备、高频振动装备，超前TBM开挖使围岩充分预释放能量，大幅降低岩爆风险，超前TBM上搭载有各种岩爆预处理措施，既能防止自身遭遇岩爆，又能保证扩挖TBM在掘进工作时不再遭遇岩爆，有利于提高破岩效率。本发明实施例的岩爆预处理掘进方法在开挖时进行围岩能量预释放，同时灵活预处理掘进过程中遭遇的岩爆问题，克服因TBM机械系统过于庞大造成的局限性，保障人身安全。

摘要： 本发明涉及交通、水利及矿山等工程技术领域，提供了一种隧道防岩爆支护方法及隧道防岩爆支护体系。隧道防岩爆支护方法包括如下步骤：在围岩的洞室表面上形成具有多个凹槽的喷射混凝土层，沿围岩的径向方向插入多根预应力释能锚杆，控制预应力释能锚杆，使其对围岩进行主动支护,且当预应力释能锚杆的杆体受力达到预先设定的受力值时预应力释能锚杆可根据防岩爆需求横阻滑移一定距离。该支护方法设计科学合理，能够有效防止岩爆的发生或减弱岩爆的发生程度。隧道防岩爆支护体系，包括围岩、喷射混凝土层和多根预应力释能锚杆，喷射混凝土层开设有间隔设置的多个凹槽，预应力释能锚杆的一端沿围岩径向方向埋设于围岩，预应力释能锚杆的另一端位于喷射混凝土层。该支护体系能够较好地保障隧道岩爆条件下洞室稳定与施工安全。

摘要： 一种隧道掘进用防岩爆掌子面结构，包括隧道掘进过程中用于爆破、挖掘作业的掌子面，其改进在于：所述掌子面表面形状为球面或椭球面与地面相截所形成的异形面。本发明的有益技术效果是：可有效降低岩爆灾害发生的概率，提高隧洞抵御岩爆灾害的能力；同时，由掌子面所形成的有效自由临空面面积较大，可有效提高爆炸效果，减轻对围岩的扰动损伤，提高施工效率。