锦屏二级水电站引水隧洞岩爆预报及防治

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1、锦屏二级水电站引水隧洞岩爆预报及防治本文通过锦屏二级引水隧洞岩爆施工经验，主要通过岩爆发生特征、条件、防治思想以及预测预报技术应用，管理流程等，以期为高埋深条件下隧洞开挖提供经验借鉴。　　关键词岩爆；防治思想；预测预报　　TV72A1674-6708（2011）46-0137-02　　1工程概况　　锦屏二级水电站采用4洞8机布置形式，4条引水隧洞平均洞线长度16.67km，中心距60m，洞主轴线方位角为N58°Pa、30MPa，以自重应力为主，轻微、中等岩爆为主，局部洞段为强岩爆、极强岩爆。　　2岩爆特征　　岩爆是指隧洞在掘进施工过程中由于强烈的应力释放导致围岩破裂、弹射或塌方的现象，

2、同时伴有震动和响声。　　岩爆发生随机性强，可瞬间发生，也可持续几天或几个月。根据现场统计，岩爆高发部位距开挖掌子面0m~12m的范围内，高发期是爆破开挖后2h~3h，24小时内最为明显。少数洞段在持续数月甚至1年多仍有发生，事前一般无明显征兆。　　3岩爆发生一般条件　　通过隧道的实际埋深、围岩性质、地质构造和地形条件等均有较大关系，但围岩性质主要由以下几方面：　　1）岩石坚硬、脆性大，多发生在如大理岩、闪长岩、花岗岩、石英岩等岩体中，岩石单轴抗压强度较大，一般在60MPa以上；　　2）岩体完整，是岩爆的必要条件，因岩体完整可积蓄较大的弹性应变能量；　　3）根据拉森斯判别系数：σmax/

3、σc＞0.25，强、极强岩爆；0.15≤σmax/σc≤0.25，中等岩爆；σmax/σc＜0.15，无或轻微岩爆。其中σmax为三维应力中的最大地应力，σc为岩石单轴抗压强度；　　4）开挖面平整度差，造成局部应力集中，诱发岩爆。　　4岩爆等级划分及特点　　根据锦屏二级水电站引水隧洞工程设计岩爆等级划分，共分4级，即轻微岩爆（Ⅱb级）、中等岩爆（Ⅲb级）、强烈岩爆（Ⅳb级）、极强岩爆（Ⅴb级），基本特点如下：　　1）Ⅱb级：围岩表层有爆裂脱落、剥离现象，内部有清脆的噼啪声响，零星间断发生，围岩影响深度小于0.5m；　　2）Ⅲb级：围岩爆裂脱落、剥离现象较严重，有少量弹射并伴有雷管爆破的

4、清脆爆裂声，有一定的持续时间，围岩影响深度0.5m~1.0m；　　3）Ⅳb级：围岩有大片爆裂脱落、出现崩塌，伴有爆破的声响，持续时间较长，围岩影响深度1.0m~3.0m；　　4）Ⅴb级：围岩大片严重爆裂，大块岩片出现崩塌，震动剧烈，有闷雷般声响，持续时间长，围岩开裂、影响深度大于3m，犹如地震。　　5岩爆的防治思想　　一是破除“幻想论”，幻想找到一种彻底的岩爆预防方法是不可能的；二是破除“悲观论”，尽管岩爆在不断发生，只要给予充分重视，不断研究措施，就会大大降低其灾害程度。岩爆预防工作指导思想：采用多种手段进行综合预防。应采取主动预防、被动治理相结合的方式，即按照“先预防、早支护、强支

5、护”的总体施工原则，方能最大程度上避免岩爆发生或降低岩爆发生等级。　　5.1岩爆的主动预防　　必须坚持预防为先的原则，否则，一旦发生较高等级的岩爆，将对现场人身、设备安全带来较大的威胁，大大提高了岩爆后期处理难度，极大地增加处理费用，并会产生较为严重的工期延误。　　预防主要有如下几方面方案：　　1）光面爆破控制：必须做好光面爆破施工技术，尽可能使开挖面平顺，否则因开挖面不平顺，会引起围岩局部应力高度集中，导致岩爆发生；　　2）短进尺：开挖宜采用短进尺掘进，尽量减小发生岩爆的尺寸效应；　　3）高压喷水或注水：爆破后立即向开挖面喷射高压水，以达到软化围岩、增加岩体塑性、降低岩体脆性的目的，

6、必要时利用爆破孔（锚杆孔、应力释放孔）向孔内进行高压注水，以获得更好的效果；　　4）施工应力释放孔：在掌子面布置施工一定数量的应力释放孔，至少2倍循环进尺以上，提前对围岩应力进行调整，释放围岩积蓄的弹性应变能量。本工程掌子面系统布置了间排距3m，孔深6m的应力释放孔；　　5）应力解除爆破法：解除或降低高地应力集中区域的高地应力，应力解除孔孔深至少保证在2倍循环进尺以上，根据实际使用效果，达到2.5倍以上应力解除效果更好，钻孔以10°～15°的角度向外成扇形分布，孔底接近但不超过开挖边界，以爆破后不对开挖边界造成破坏为宜。本工程掌子面布置了14个应力解除爆破孔，孔径φ51mm、孔深6.0

7、m（循环进尺2.5m）、孔底连续装药1.8kg。通过工程现场实践，该方法在强岩爆、极强岩爆洞段使用有着较为明显的效果；　　6）导洞开挖：在方便现场施工的基础上，选择合适尺寸的导洞开挖，可有效减小岩爆发生的尺寸效应，降低岩爆发生概率和等级。　　上述几种方案，主要是改善围岩应力和性质，对预防岩爆、降低岩爆发生概率和等级有着一定的积极作用，在工程实施过程中，应根据不同围岩岩爆等级（预测预报）选择不同的方案或组合预防方案。　　5.2岩爆的被动支护　　岩