隧道岩爆应急预案.doc

秦岭隧洞2号勘探试验洞与主洞交汇段工程施工岩爆应急预案秦岭输水隧洞2号勘探试验洞工程项目经理部二0一一年四月施工现场岩爆应急预案隧道岩爆是隧道施工中经常遇见的地质灾害,危害性极大。隧道岩爆的原因 如下:1、一般来讲,坚硬、完整的岩体,其储存应变能的能力高,发生岩爆的倾向较高。围岩储存的弹性应变能大于岩石破碎所消耗的能量,引发岩石碎片从岩壁突然飞崩出来。2、在有岩爆倾向的岩体中进行地下工程施工时,高的地应力使岩体聚集较高的应变能,在满足一定的条件时导致岩爆的发生。3、岩爆的发生与围岩的水文地质情况也有关。相同岩性及构造的围岩,干燥的围岩较存在裂隙水的围岩更容易发生岩爆。这是因为结构面中的裂隙水使岩石的破裂强度降低,其储存与释放能量的能力比围岩处于干燥环境下的能力低。二、预防措施1、对岩爆进行现场预测预报⑴地形地貌分析及地质分析认真查看地形地貌,对该区的地形情况有一个总体的认识,在高山峡谷地区,谷地为应力高度集中区,另外根据地质报告资料初步确定辅助洞施工期间可能遇到的地应力集中和地应力偏大的地段。依据地质理论,在地壳运动的活动区有较高的地应力,在地区上升剧烈,河谷深切,剥蚀作用很强的地区,自重应力也较大。⑵AE法(声发射法)AE法主要利用岩石临近破坏前有声发射现象这一结果,通过声波探测器对岩石内部的情况进行检测,其基本参量是能率E和大事件数频度N在一定程度上反映出岩体内部的破裂程度和应力增长速度。这种预报方法是最直接的,也是最有效的。⑶钻屑法(岩芯饼化法)通过对岩石进行钻孔,在进行超前预报钻孔的同时,对钻出的岩屑和取出的岩芯进行分析;对强度较低的岩石,根据钻出岩屑体积大小与理论钻孔体积大小的比值来判断岩爆趋势。在钻孔过程中有时还可以获得如爆裂声、磨察声和卡钻现象等辅助信息来判断岩爆发生的可能性。⑷地温法采用红外线测温仪,若地温接近正常埋深地温,说明地下水渗流弱,围岩干燥无水,则产生岩爆的可能性较大。利用上述几种方法综合应用,相辅相成互相印证,即可对岩爆的发生进行准确的预报。2、采取有效的措施防治岩爆⑴改善围岩应力其原理是降低围岩应力,使围岩应力小于围岩强度,避免岩爆的发生。在施工中主要采取如下措施:在洞身开挖爆破时,采用“短进尺、多循环”,采用光面爆破技术,尽量减少对围岩的扰动,改善围岩应力状态。或者采取应力解除法:通过打设超前钻孔或在超前钻孔中进行松动爆破,在围岩内部造成一个破坏带,即形成一个低弹区,从而使动壁和掌子面应力降低,使高应力转移至围岩深部,施工时在掌子面上打设5~6个超前钻孔,深15~20m左右,既可以起到超前钻探地质的作用,又可以起到释放掌子面应力的作用。超前钻孔的布置形式及参数与地质预测预报孔相同。⑵改善围岩性质在施工过程中,采取对工作面附近隧道岩壁喷水或钻孔注水来促进围岩软化,从而消除或减缓岩爆程度。但这种方法在隧道施工中一般对隧道围岩的稳定有一定的影响。⑶对围岩进行加强支护和超前支护加固改善掌子面及1~2倍洞径洞段内围岩的应力状态,由于支护的作用不但改变了应力大小的分布,而且还使洞壁从单维应力状态变为三维应力状态。拟采用的加固办法有:锚杆和超前锚杆支护、锚喷砼支护、钢纤维喷砼支护、钢支撑,二次衬砌。此法是施工中最为常用的,因此施工过程中,在易发生岩爆的地段,采取锚杆、超前锚杆支护、锚喷砼支护、钢纤维喷砼支护、钢支撑等多种支护方法有效的组合,可以有效地防止岩爆的发生。3、岩爆段施工技术针对隧道的地质特征,在施工中可能出现岩爆的地段应采取积极主动的预防措施和强有力的施工支护,确保岩爆地段的施工安全,将岩爆发生的可能性及岩爆的危害降到最低。在高应力地段施工中可采用以下技术措施:⑴在施工过程中,加强超前地质探测,预报岩爆发生的可能性及地应力的大小。采用上述超前钻探、声反射、地温探测方法,同时利用隧道内地质编录观察岩石特性,将几种方法综合运用判断可能发生岩爆高地应力的范围。⑵打设超前钻孔转移隧道掌子面的高地应力或注水降低围岩表面张力超前钻孔可以利用钻探孔,在掌子面上利用地质钻机或液压钻孔台车打设超前钻孔,钻孔直径为45mm,每循环可布置4~8个孔,深度5~10m,必要时也可以打设部分径向应力释放孔,钻孔方向垂直岩面,间距数十厘米,深度1~3m不等。必要时,若预测到的地应力较高,在超前探孔中进行松动爆破或将完整岩体用小炮震裂,或向孔内压水,以避免应力集中现象的出现。⑶在施工中应加强监测工作,通过对围岩和支护结构的现场观察、通过对辅助洞拱顶下沉、两维收敛以及锚杆测力计、多点位移计读数的变化,可以定量化地预测滞后发生的深部冲击型岩爆,用于指导开挖和支护的施工,以确保安全。⑷在开挖过程中采用“短进尺、多循环”,同时利用光面爆破技术,严格控制用药量,以尽可能减少爆破对围岩的影响并使开挖断面尽可能规则,减小局部应力集中发生的可能性