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1、第23卷第1期 红水河 Vol.23,No.1岩爆预测及影响因素的分析1112周 萍,吴继敏,孙艳红,柳 毅(1.河海大学土木工程学院,江苏 南京 210098;2.安徽省蚌明市高速公路开发有限公司,安徽 蚌明 233040)摘 要:岩爆是高地应力环境下地下工程中的地质灾害。详细分析了地应力、岩性、岩体结构、埋深、地形、人为开挖等因素对岩爆的影响,对岩爆的预测和防治具有一定的实用价值。综合各种因素的影响对福建周宁水电站地下厂房进行了岩爆预测,得到了在局部区域发生
2、微弱岩爆的结论。关键词:岩爆;预测;高地应力;影响因素中图分类号:TV313 文献标识码:B 文章编号:1001-408X(2004)01-0071-05 岩爆是地下工程开挖施工中发生在高地应力、(1)以地应力的绝对大小划分,国内岩体工程完整脆性岩体内的一种地质灾害,极大地威协着施界一般以初始地应力达到20～30MPa时即可认为工人员和设备的安全。迄今为止,关于岩爆的理论岩体处于高地应力状态。和预测方法尚未形成统一的定论。很多因素都会影(2)采用单轴抗压强度(Rc)和最大初始应力响到岩爆的发生,如地应力、岩性、岩体结构、埋深
3、、(σ1)的比值来划分地应力的级别:地形、人为开挖等,分析各种因素对岩爆的影响对于Rc/σ1=4～7为高地应力;Rc/σ1<4时为极岩爆机理的研究以及合理地预测和防治岩爆都具有高地应力。重要的意义。在高地应力地区开挖地下工程时,岩体的初始应岩爆是岩体内积聚的弹性应变能的突然释放。力状态受到扰动,引起应力重分布,形成应力集中,从岩体中储存的能量,通常是以弹性变形的形式储存而可能引起岩爆的发生。洞室开挖后的应力状态也是于围岩内的高应力集中区内,弹性变形越大,储备的影响岩爆的重要因素,σθ/Rc的值常被作为评判岩爆能量就越多,因而岩体内
4、某些地区就形成了高储能的标准[5]。在表1发生岩爆的工程实例中,洞室的切体。高储能体必须具备两个条件:一是岩体能储聚向应力最小为30.0MPa,多数大于50.0MPa,最高达较大的弹性应变能;二是岩体内应力高度集中。岩到了108MPa,洞室的切向应力都很高。从图1中可以体内储能越多,应力集中程度越高,岩爆越容易发看到,表1中发生岩爆的工程实例中σθ/Rc的值多数生,因此本文从储能和应力集中的角度分析各种因在0.3到0.5之间,占总样本数的64.7%,小于0.3的素对岩爆的影响。情况仅有2次。σθ/Rc小于0.2时没有岩爆发生,鲁布
5、1 岩爆影响因素分析革水电站地下洞室的σθ/Rc值为0.23,虽然出现了高地应力现象,却并没有岩爆发生。因此,可以认为1.1 地应力σθ/Rc的值高于0.3时会有岩爆发生,0.2<σθ/Rc< 地应力是影响岩爆的关键因素,岩爆是发生在0.3时发生岩爆的可能不大,但也应引起重视。从表1高地应力地区的地质灾害。在高地应力环境下岩体中还可看到,较多情况下,σθ/Rc>0.35时即发生了中中会储存较多的弹性应变能,这是岩爆发生的基本等岩爆,本文建议σθ/Rc=0.35可作为弱岩爆和中等条件。对于判定高地应力的标准,由于不同学科与岩爆的分
6、界点,即:σθ/Rc<0.2,无岩爆;0.2<σθ/Rc不同工程对高地应力问题的表现和理解不同,判别<0.3,可能发生岩爆;0.3<σθ/Rc<0.35,弱岩爆;标准也不同。目前代表性的判定标准如下。0.35<σθ/Rc<0.7,中岩爆;σθ/Rc>0.7,强岩爆。 收稿日期:2003-09-27 作者简介:周 萍(1980-),女,江苏徐州人,河海大学土木工程学院硕士研究生。71©1995-2004TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved.红水河2004年第1期
7、表1 发生岩爆的若干工程实例表埋深σθRc工程实例岩 性σθ/Rcnb岩爆情况mMPaMPa天生桥二级水电站引水隧洞400白云质灰岩30.088.70.3424.0中等强度二滩水电站194正长岩90.0220.00.4129.7轻微岩爆太平驿水电站地下洞室400闪长岩62.6165.00.3817.6规模不等锦屏二级水电站引水隧洞150大理岩98.6115.00.8231.1中、弱为主渔子溪水电站引水隧洞200花岗闪长岩及闪长岩90.0170.00.5315.0中、强岩爆瀑布沟水电站地下洞室闪长花岗岩43.4123.00.3520
8、.5发生岩爆拉西瓦水电站地下厂房300花岗岩55.4176.00.3124.1发生岩爆挪威Sima水电站地下厂房花岗岩48.81800.2721.7有时剧烈挪威Sewage隧道花岗岩75.01800.4221.7中级岩爆日本关越隧道石英闪长岩89.
