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隧道施工常見(jiàn)地質(zhì)災(zāi)害之巖爆產(chǎn)生的條件
更新時(shí)間:2021-04-10 17:51
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巖爆,是一種巖體中聚積的彈性變形勢(shì)能在一定條件下的突然猛烈釋放,導(dǎo)致巖石爆裂并彈射出來(lái)的現(xiàn)象。在隧道工程施工中,發(fā)生巖爆的石質(zhì)多為硬質(zhì)巖石,這是因?yàn)橹挥杏操|(zhì)巖石才能積聚高壓氣體,一般情況下發(fā)生在圍巖級(jí)別為I類圍巖中。

圣微的巖爆僅有剝落巖片,無(wú)彈射現(xiàn)象,嚴(yán)重的可測(cè)到4.6級(jí)的震級(jí),烈度達(dá)7-8度,使地面建筑遭受破壞,并伴有很大的聲響。巖爆可瞬間發(fā)生,也可以持續(xù)幾天到幾個(gè)。發(fā)生巖爆的條件是巖體中有較高的地應(yīng)力,并且過(guò)了巖石本身的強(qiáng)度,同時(shí)巖石具有較高的脆性和彈性,在這種條件下,一旦地下工程活動(dòng)破壞了巖體有的平衡狀態(tài),巖體中積聚的能量釋放就會(huì)導(dǎo)致巖石破壞,并將破碎巖石拋出。

爆是深埋地下工程在施工過(guò)程中常見(jiàn)的動(dòng)力破不現(xiàn)象,當(dāng)巖體中聚積的高彈性應(yīng)變能大于巖石破壞消耗的能量時(shí),破壞了巖體結(jié)構(gòu)的平衡,多余的能量將導(dǎo)致巖石爆裂,使巖石碎片從巖體中剝離、崩出。

巖爆往往造成開(kāi)挖工作面的嚴(yán)重破壞、設(shè)備損壞和人員傷亡,已成為巖石地下工程和巖石力學(xué)領(lǐng)域的世界性難題。預(yù)防巖爆的方法有應(yīng)力解除法、注水軟化法和使用錨栓—鋼絲網(wǎng)—混凝土支護(hù)。

巖爆產(chǎn)生的條件

1.地質(zhì)條件

爆大都發(fā)生在褶皺構(gòu)造的堅(jiān)硬巖石中,與斷層、節(jié)理構(gòu)造密切相關(guān)。當(dāng)掌子面與斷裂或節(jié)理走向平行時(shí),極容易觸發(fā)巖爆;巖體中節(jié)理密度和張開(kāi)度對(duì)巖爆有明顯的影響。掌子面巖體中有大量巖脈穿插時(shí),也可能發(fā)生巖爆。發(fā)生巖爆的地質(zhì)條件如下:

(1) 構(gòu)造活動(dòng)山體內(nèi)地應(yīng)力輻大的應(yīng)變能,該部分能量超過(guò)了硬巖石自身的強(qiáng)度。

(2) 圍巖堅(jiān)硬新鮮完整,裂隙極少或僅有隱裂隙,且具有較高的脆性和彈性,能夠儲(chǔ)存能量,而其變形特性屬于脆性破壞類型,當(dāng)應(yīng)力解除后,回彈變形很小。

(3) 埋深較大(一般埋藏深度多大于200m)且遠(yuǎn)離溝谷切割的卸荷裂隙帶。

(4) 地下水較少,巖體干燥。

(5) 挖斷面形狀不規(guī)則,大型洞室群岔洞較多的地下工程,或斷面變化造成局部力集中的地帶。

2.判斷巖爆產(chǎn)生的應(yīng)力條件

1) 用洞壁的最大環(huán)向應(yīng)力與圍巖單軸抗壓強(qiáng)度。之比值進(jìn)行分析。

2) 用天然應(yīng)力中的最大主應(yīng)力與巖塊單軸抗壓強(qiáng)度之比進(jìn)行判斷,

3) 遇到圍巖應(yīng)力條件滿足經(jīng)驗(yàn)公式的脆性巖體時(shí),最易發(fā)生巖爆。

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