岩爆的定義與特征

岩爆是地下工程在開挖過程中，脆性岩體在高（gāo）應力的條件下，由於施工爆破擾動原岩，使其（qí）內部存儲的彈性應變能急劇釋放出來，造成開挖空間周圍部分岩。石產生爆裂鬆（sōng）脫（tuō）、剝落、彈射甚至拋擲的一種（zhǒng）動態力學現象。

岩爆發生時的主要特征包括：

(1)圍岩多為堅硬、脆性岩（yán）體，岩爆岩體的單軸抗壓強度大於（yú）50MPa。岩爆時，岩塊迅速從開挖的坑壁飛出（chū），一般呈中間厚邊緣薄的不規則形狀，塊度大小多呈幾厘米長寬的薄片，個（gè）別甚（shèn）至達幾十厘米長寬，嚴重時甚至可以瞬間把整個掌子麵壓壞。

(2)岩爆的發生與否和地（dì）下工（gōng）程埋藏的（de）深度沒有必然的關係（xì），，一般多（duō）發生（shēng）在700 - 800m，但埋深在100m左右（yòu）的也有發生的實例，如秦嶺隧道埋深77m時就有兩次岩（yán）爆發生。

(3)岩爆主要發生在Ⅱ、Ⅲ級圍岩，它既不發生非常完整的岩體，也不（bú）發生在裂隙（xì）較發（fā）育的Ⅳ、V級圍岩；發（fā）生岩爆（bào）段的（de）岩體（tǐ）比較幹燥，有地下水或者斷裂部位一般不會發生岩爆。

(4)岩爆發生與否與施（shī）工（gōng）方法有一定的關係，在同等的地質條件（jiàn）下（xià），采用掘進機（jī）施工（gōng）比采用礦山法施工發生的少。在開挖掘進過程中，岩（yán）爆活動較為頻繁的區域是掌子麵（miàn） 3倍洞徑範圍內，且多（duō）發生在斷麵周邊不圓順處及壁麵凹凸不平處等應力易集中的部位。距掌子麵 3倍洞徑之（zhī）外的區域，岩爆則逐漸減少。

岩爆的影響因素

有關岩爆的研究工作已曆經兩（liǎng）個半世紀之久。雖然經過幾代學（xué）者的努力，岩爆的研（yán）究有了一（yī）定的（de）發展（zhǎn），但由於岩爆的發生和發展過程是（shì）一個極（jí）難用數（shù）學手段模擬的動力過程，再加上岩體本身的複雜性，所以人（rén）們對岩爆的研究仍然處於探索階段。因為岩爆的發生對隧道穩定性影響是災難性的，所以下麵隻介紹岩爆的影響因素。

(1)岩性對岩爆影響（xiǎng）。從國內外曾經（jīng）發生過岩爆的（de）工程來看，岩爆多（duō）發生在堅硬、脆性的岩體中（zhōng）。質地堅硬的岩體彈性模量高，能夠聚（jù）集很（hěn）大的彈性變形能，一旦遭到開（kāi）挖擾動，彈性變形能就會突然釋放，形成岩爆。

(2)地應（yīng）力對岩（yán）爆的影響。岩（yán）爆的發生與地（dì）應力集聚特（tè）征有著密切（qiē）的關係。一般具有較高的地（dì）應力的（de）岩石，其彈性模量也較高，彈性應變能較大，最容易發生岩爆，形成岩石（shí）破碎（suì）區。通常具有較高的地應力的岩石，在高（gāo）地應力區隧道等地下工程開挖後，其周邊的二次應（yīng）力場中產生切向應力（lì）和徑向（xiàng）應力的分導（dǎo）作用是導致岩爆發（fā）生的重要原因（yīn）。

(3)岩體結構對岩爆的影響。岩體完整程度是決定岩爆發生的一個（gè）重要條件。完整岩體是指裂隙間距相對較大、宏觀上沒有貫穿的岩體，岩塊的破裂不是沿著（zhe）裂隙發生，而是岩石（shí）內部裂紋的擴展造成的。但一些（xiē）裂隙發育（yù）的岩體也可能發生較大規模的岩爆（bào），岩體結構是否有（yǒu）利於能量的儲存和釋放是在結構岩體中發生岩爆的必要條件。能（néng）量釋放越徹底，岩爆越強烈。

(4)埋深與地形（xíng）對岩爆的（de）影響。地應力與埋深有密（mì）切的關係（xì），埋深越大，地應力越大。而且地應力（lì）的（de）方向也是隨深（shēn）度而改變的。根據相（xiàng）關（guān）工程地應力的實測（cè）數據，水平主應力與垂直主應力於深度的（de）變化關（guān）係為：深度在1000m以上，水平主應力大於垂直主應（yīng）力（lì）；深度在1000m以下，水平主應力往往（wǎng）要小於垂直主應力，垂直主應力成為最大主應力。

(5)地下水對岩爆的影響。通常情況下，岩爆大都發生在（zài）幹燥的（de）岩體中，而比較濕潤的岩體較難發生岩爆，這就是地下水的滲流對岩石作用造成的。地下水對岩石的影響主要（yào）有以下兩個方麵：一是軟化岩石，降低了岩體（tǐ）強度（dù）和貯存彈性變形能的（de）能力（lì）；二是水的浸入可耗散岩體內存儲的（de）彈性變形能以及降低節理裂隙的抗剪強度，因而可以降低岩體破壞的猛烈程度。

(6)開挖（wā）施工對（duì）岩爆（bào）的影響。圍岩（yán）的局部（bù）應力集中是發生岩爆的一（yī）個重要條件，應（yīng）力集中不僅與初始應力有關，而且還與隧（suì）道的（de）形狀及施工方（fāng）法等因素有（yǒu）關。在高地應力（lì）區進行隧（suì）道等地下工程的施工（gōng），由於開挖爆破方法不當，造成隧道開挖斷麵（miàn）不規則，超欠（qiàn）挖嚴重（chóng），這樣就加劇圍岩局（jú）部應力集中的程度，易導致岩爆的產生。另外，爆破也是岩爆發生（shēng）的一個誘因。采用相同（tóng）的（de）爆破方式，工程岩體的外載荷在爆破的瞬間（jiān）差異很大，以（yǐ）彈性波在岩體內傳播，既導致了圍岩（yán）的損傷演化結果有明顯區別，又（yòu）成為（wéi）鄰近工（gōng）程岩體發生岩爆的誘因。