深埋隧道岩爆灾害及其预防的关键技术研究（论文）.pdf

· 1· 隧道工程在现代交通基础设施建设中愈发常见，这主要 是因隧道工程拥有用途广，土地利用率高，对环境破坏小， 可全天候运行，可抵御自然灾害和战争防御等优越性。经济 发展和技术进步促进了交通基础设施建设的快速发展，越来 越多跨越山岭、江河（海）和大城市等的隧道工程建设得以 建成通车，这些隧道工程的埋深正在不断增大并以山区公路 的越岭隧道最为典型。 工程实践表明，隧道的埋深越大则地应力越高，埋深过 大的硬质岩石因地应力过高而在开挖卸荷过程中发生岩爆， 即岩石积聚的应变能大于岩石破坏所需能量时导致多余能量 导致岩石碎片从岩体中剥离、崩出的现象。隧道工程的岩爆 灾害可以对工程结构、施工设备、人员生命等造成巨大影响， 因此学术界和工程实践均予以了岩爆现象及其机理等大量的 关注。 鉴于岩爆灾害构成了深埋隧道的重要制约，本研究对岩 爆的理论研究成果及工程实践经验进行了系统梳理，同时基 于岩爆的特征及形成机理总结并提出了隧道岩爆灾害的关键 防治技术。 1 岩爆的特征 岩爆现象的报道始于 1738年的英国南斯塔福锡矿坑道所 发生的岩爆，而后相继又出现了关于美国、捷克、保加利亚、 奥地利、前西德、匈牙利、南非、意大利、瑞典、中国、苏联、 波兰及挪威等国家及地区岩爆问题的报道并以隧道工程及深 井采矿业相对发达的瑞典、挪威、瑞士、奥地利及南非等国 家的岩爆记录最多。 岩爆的物理现象本质是“由一个平衡状态向另一个状态 的突变并伴随着剩余能量以应力波形式的释放”，其尺度的不 同则表现形式会有所不同 ： （1）加载试件中表现为微观尺度和颗粒形式并伴随着声 发射 ； （2）矿井或隧道中兼具“声发射”和“岩爆”； （3）地壳中除了相对小的突变外还有时会发生十分猛烈 的突变（如地震）。 岩爆的现象在我国也较为常见，但称其“岩爆”的部门 却主要为交通部门和水利水电部门，采矿部门则称之为“冲 击地压”“冲击矿压”和“矿震”等。鉴于深埋隧道的“地震 性事件” “动力失稳”“动力事件”“动力现象”“突变”“突变 形式的失稳”等称谓具有与岩爆相同的物理现象本质，钱七 虎院士提出将上述现象统称为岩爆并大致归纳出了岩爆的典 型特征。 （1）岩爆是突然的岩石破坏，其特征包括 ：岩石的破碎 ； 岩石从围岩中突出 ；随着能量猛烈释放。 （2）岩爆可分为断裂滑移型岩爆（即已有断裂的滑移或 剪切断裂）和应变型岩爆（即岩石破坏）两种类型，这主要 归因于应力变化能导致孔洞（如新开挖的地下孔洞或围岩应 力发生变化的已有孔洞）附近岩体的破坏或诱发已有断裂的 滑移。 （3）隧洞中动力现象（岩爆）的本质是围岩获得了动能。 ［摘 要］ [义?? ? B
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仕????o t0??]Q ?农仕???_ 。n匈?[u仕 ???? ?仕?[u婉?仕G???仕 ?仕 ， ??s???天NN??]Q?农<r凹 ? t?君仕??匈 。??听 ，[u仕???国?(住?儿%v ，]Q?农/??N t??品l 、?住M品l?? ?] Q品l仕住5G品?? 。 ??G ?众[u仕?? 、$ 、?Qg仙 ，?}? ?m?s?仕???-???冶[u享 ?仕?。 ［关键词］ `周 B
；[u ；?又 ；婉? ；G??? ［中图分类号］ U 452.11bbbbb ［文献标志码］ Abbbbb ［文章编号］ 1001–523X（2019）03–0001–03 Study on Key Technology on Prediction and Prevention of Disaster for Rock Burst from Deep Buried Tunnel Li Hong-zhong，Zhang Xiu-jie ，Deng Chao-wen，Lin Shao-zhong ，Xie Zhuo-xiong ［Abstract ］Rock burst is a kind of dangerous geological hazard