摘要：岩爆是深埋長大隧道的主要地質災害之一，目前基於岩爆發生機理和治理方式國內外專家都提出了不少理論方法，但用於生產實踐時都遇到或多或少的問題。內外相關文獻資料的基礎上，筆者通過兩年多來在岩爆洞段的施工經驗，並查閱國對岩爆的發生機理和防治對策進行**。
關鍵詞：深埋長隧道斷裂型岩爆應力型岩爆水脹式錨桿爆破應力釋放孔
1、岩爆發生機理
岩爆是高地應力地區岩石地下工程中的一種常見災害。它常常表現為聲響、片狀剝落、嚴重**幫和岩爆性的坍塌，有的伴的聲響及岩片彈射、能量猛烈釋放、洞室豁然破壞，往往給人員、機械裝置和建築的安全帶畫巨大的損失。在地下洞室的修建過程中，由於開挖使地應力重新分布，圍岩應力集中，在洞壁平行於最大初始應力σ1的部位，切向應力梯度顯著增大，洞壁受壓導致垂直洞壁方向產生張應力。
這種應力的作用不斷增強，首先產生環向的張裂或劈裂，進而發生剪下破壞。一旦岩塊被剪斷，且又具有較高的剩餘能量時，致使岩塊發生彈射，完成彈性勢能到動能的轉換，形成岩爆。岩爆的發生有外部和內部兩方面的原因。
其外因在於：岩體中蓄存有高地應力，特別是地下洞室的開挖改變了岩體記憶體的力學環境，其內因是岩石礦物結構密度、堅硬度較高，一般發生岩爆的岩石單軸搞壓強度均在120mpa以上，內因和外因同時成立是即發生岩爆。
2、岩爆的分類
根據對輔助洞1000多公尺的岩爆洞段的觀察分析，可將岩爆劃分為應力型岩爆和斷裂型岩爆，應力型岩爆主要發生在圍岩結構完整，無貫穿性結構面的岩層中，岩石的主應力達到40%岩石單軸抗壓強度以上，岩爆表現形式以片狀剝落為主，並伴有聲響及岩片彈射，一般破壞性不大；斷裂型岩爆主要發生在岩石結構完整，並伴有貫穿性結構面或斷層的岩體中，岩體的應力主要集中在貫穿性結構面附近，往往岩體內的最大主應力大於或接近岩石單軸抗壓強度，主要表現形式為突發性的震動，並伴有強烈的響聲，在有相交結構面的圍岩中往往還因岩爆震動引起大規模的坍塌，破壞性較大。對輔助洞施工安全造成嚴重威脅的極強岩爆多屬於斷裂型岩爆，從本質上講，岩爆的發生並不是洞週高應力直接作用結果，而是開挖面附近某一範圍內存在的斷裂構造在高應力作用下發生破壞（如錯動），導致能量突然釋放，對圍岩造成強烈衝擊作用的結果。斷裂破壞過程中伴隨著不同程度的震動，岩爆是開挖面附近圍岩在震動衝擊荷載下發生破壞的結果。
因此，震動是誘發岩爆的內在原因，岩爆是破壞的表現方式。現場出現的大範圍坍塌破壞，並不都是岩爆，很大程度是岩爆震動導致岩體破裂，開挖後出現坍塌破壞的結果。實際上，震動可導致岩爆，也可以導致岩體坍塌。
在絕大多數情況下，前者說明破壞岩體受到了很大的衝擊，後者傾向於岩體比較破碎，自身穩定性差。
3、岩爆的**
岩爆的**是工程施工容易忽略的重要問題，目前國內外尚無一套有效的**方法。在輔助洞施工中，結合生產實踐，主要採取了以下**措施：
1）巨集觀上，對已經開挖洞段地質構造，岩石特性進行分析，或對平行的另一洞段地質情況進行橫向延伸，可大致判斷出前方未開挖洞段的地質情況。
2）微觀上，採用先進的物探手段，如tsp超前地質預報、表面雷達超前預報，可分析出前方圍岩是否完整性良好，是否有大的結理構造等，一般來說如果前方岩性較完整，80%的情況下是有岩爆發生的。
4、岩爆的治理
岩爆的治理是解決岩爆問題的最終目的，也是關係人員安全和裝置安全的重要措施。岩爆的防治方法很多，根據國內外常用的處理岩爆的方法，並結合輔助洞的實際，對岩爆的治理作如下討論：
1）開挖前釋放岩爆能量，釋放能量的方法有很多種，如打應力釋放空孔、鬆動爆破、沖水減壓等，在輔助洞也試用了多種解壓方法。首先是沖水減壓法，在掌子面爆破後立即用高壓水對掌子面以及周邊暴露岩面進行沖洗，沖洗時間均在十分鐘左右，通過五個迴圈的試用，沖水減壓法對釋放岩爆應力沒有起到一點作用，事後分析其原因，主要在於沖水減壓法治理岩爆的機理在於也許變岩石的效能，減弱其岩石強度，從而從岩爆發生的內因上消除岩爆，但在大理岩中用此方法，因大理岩遇水並不軟化的特性而失效。其後試用了打應力釋放空孔減壓的方法，每個迴圈均在易發生岩爆的拱部針對性的打10~20個深5m，直徑50mm的空孔，並對孔內注水，此方法在弱岩爆地段有一定的效果，但在中等以上岩爆洞段因打孔釋放的能量不夠而起不到有效的成效。
最後在國際知名岩爆處理專家朱煥春博士的指導了，輔助洞成功運用了應力解除爆破孔釋放能量的方法。根據輔助洞的開挖斷面尺寸，在中等強度岩爆洞段，應力解除爆破孔按9個孔布置，三排三列均勻布置在掌子面，其中最上一排孔距離頂拱1m，以15°仰角布置，最上排的兩側孔同時均以10°的角度分別向兩側邊牆傾斜，最底一排孔距離底板高程2m，中間一排孔距離最底一排孔2.25m，這兩排孔均優先考慮為水平與洞軸平行布置。
爆破孔深4m（一般為當迴圈開挖深度的兩倍），底部1.4m長度裝7卷φ32藥捲（炸藥型別與正常爆破用藥相同），外端封堵1m，以保證密實為原則。上述方案的基本思路是利用應力解除爆破釋放可能導致強岩爆的能量，降低風險，些後利用及時的柔性支護系統保護圍岩的完整性的圍壓條件，維持圍岩的承載能力和抗衝擊能力，使得較低的衝擊能量不至於導致圍岩破壞。
運用爆破應力釋放孔結合爆破後柔性支護的方法，對控制岩爆發生可起到有效的抑制作用，並且運用簡單，處理快速，成本低廉。
2）開挖過程中控制洞室成型，避免應力集中開挖使用光面爆破，短進尺、弱爆破，鑽孔深度2.0m，周邊眼孔距50cm，周邊眼單孔裝藥量不大於400g/孔，單迴圈**藥量不大於200kg；並嚴格控制超欠挖，使洞室成型圓順，減少因為洞室不規則引起的應力集中而誘發岩爆；
3）減少岩體暴露時間和面積除開挖使用短進尺和弱爆破外，爆破後立即對暴露岩面（包括掌子面）進行初噴混凝土支護，根據對岩爆發生情況的觀察，爆破後2~5個小時是岩爆發生頻率較高的時間段，因此宜在此時間前給洞壁圍岩乙個附加的徑向壓力，雖然噴混凝土能夠提供的附加徑向壓力不大，但能起到四倆撥千斤的作用，一是控制圍岩繼續變形，二是有效的控制片幫的發生。噴混凝土厚度宜在5~10cm之間。適量的摻入鋼纖維可起到很好的效果，鋼纖維混凝土較一般噴混凝土具有強度高，柔性好，護變形能力大的特點。
4）加固支護在作好初期噴混凝土支護後，並不能完全消除岩爆安全隱患，此時的圍岩處於應力重新分布、岩爆能量積累的過程中，一旦積累到一定程度，必然導致初期噴混凝土支護的失效。常用的支護手段視岩爆級別採取措施如下：㈠繼續加噴鋼纖維混凝土；㈡周邊錨桿加固，可應付突然發生的岩爆，通常摩擦型錨桿能收到很好的效果，錨桿數量視岩爆級別定，常用的錨桿有普通砂漿錨桿、水脹式錨桿等；㈢掛網錨噴支護，先施作錨桿，再掛鋼筋網或鋼絲網，鋼筋網規格以φ4@10cm×10cm為宜，最後復噴鋼纖維混凝土；㈣格柵鋼架支護，鋼架盡量緊貼岩面，用錨桿固定，再噴鋼纖維混凝土覆蓋。
5、施工安全措施
1）增設臨時防護措施，給主要的施工裝置安裝防護網和防護棚架，給施工人員配發鋼盔，掌子面加掛鋼絲網；
2）岩爆非常劇烈時，為了安全，在危險距離以外躲避一段時間，直到岩爆平靜為止；
3）加強巡迴撬頂，及時清除爆裂危石，確保施工人員安全；
4）所有工序都從遠離掌子面的安全地段向掌子面方向進行處理。
6、結語
岩爆是深埋長隧道的主要工程地質問題之一。目前基於岩爆發生機理和治理方式國內外專家都提出了不少理論方法，但用於生產實踐時都沒起到理想的效果，而且往往忽略了施工過程中的實際困難和安全因素。本文通過現場調研，並把各種方法試用於生產實踐，總結出一套岩爆洞段施工的方法，無疑對生產實踐有現實的指導意義。
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