岩爆的概念?岩爆发生的原理（岩爆的防治措施有哪些）
岩爆的官方解释是：处于较高地应力地区的岩体，由于外界活动等因素导致其内部储存的应变能突然释放，围岩块体以猛烈的方式突然弹射出来的一种现象，对工程施工安全危害极大。
简而言之，就是岩石被积压变形，毫无征兆地突然弹射出来，威力巨大。一般情况下发生在围岩级别为I类围岩中。
下面，我们就通过两个实例具体看下岩爆的破坏性以及中国建设者的伟大。
01
巴玉隧道
巴玉隧道位于藏南谷地桑加段(桑日至加查)下游段,
隧道进口——位于西藏自治区山南地区桑日县平登,
出口——位于西藏自治区山南地区加查县藏木。
隧址区地面标高3260~5500m，高差达2300m，为典型的高山峡谷地貌。
隧道全长13073m，最大埋深约2080m，隧道进出口无公路相通，交通困难。
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海拔在3400米以上，13037米正洞和8131米平导，岩爆占94%。由此，它也成为世界上首座高原上的重度岩爆隧道，其超2000米的埋深、超7500米的独头掘进也列入——世界高原铁路隧道之最。
巴玉隧道岩爆发生的强度、频率和形态多样，单次最长持续时间达20余小时，在国内外隧道施工史上均属罕见，堪称隧道岩爆博物馆。由于岩爆出现的时间、位置、强度等均难预测，不仅给施工人员心理上造成畏难情绪，其对机械设备的损坏、工序的影响，不仅加大了施工成本，更降低了施工效率。
◆岩爆的重大破坏性
中国铁建十二局集团川藏铁路拉林段工程指挥部指挥长白国峰说：2015年7月11日，隧道掘进不到300米时，隧道施工第一次遇到岩爆。岩爆有飞溅的碎石，也有碗大、脸盆大的石块，还有十几米长、近1米宽、约50厘米厚的巨型条石。
岩爆石块掉落在挖掘机上
隧道进口平导拱部强烈岩爆
◆如何应对岩爆
(1)注射高压水
开挖爆破前，施工人员对岩面喷洒高压水软化围岩，并在岩壁上开凿释放孔，在孔内注射高压水，劈裂岩体或装药弱爆，破松动围岩，提前释放应力，降低岩体刚性，减小地应力爆发强度。
(2)水压爆破
水压爆破
在爆破技术上，技术人员反复优化爆破方案，采用“直眼掏槽”法，配合水压爆破技术，先将液态水渗透到岩体裂隙，实现软爆破，提高光面爆破效果的同时，减轻爆破应力对围岩的扰动。
(3)加强机械化配套施工
全电脑三臂凿岩台车
移动式多功能防护台车
在爆破钻孔和初期支护过程中，项目管理人员通过加强机械化配套施工，减少人工人员，降低安全风险。例如，他们采用三臂凿岩台车，实现超前钻孔、加深炮孔、锚杆及开挖作业一体化，使作业人数由原来的10多人降低至3-4人。他们还采用湿喷机，可快速完成喷锚作业，缩短人员在洞内停留时间。
在人员和机具防护方面，建设者也有应对妙招。他们自主研制防岩爆设备，为巴玉隧道量身研制了多功能移动防护台车，施工到哪里就防护到哪里，在工作面形成保护伞，作业人员在防护伞下施工，特别是在爆破装填药作业时，可有效防止岩块掉落飞出，保护人员及设备安全。
(4)建立监测中心
威震监测
岩爆发生前虽然并无明显征兆，但技术人员通过详细观察发现，一般岩爆发生时间主要集中在爆破后2-6小时。为此，他们主动出击，侦测岩爆动态，对前方围岩特性、岩爆发生情况做出有针对性的预测，指导作业施工。
安全员寻找岩爆顶
同时，还设置专职安全人员全天侯巡视警戒、找顶、监测。如今，经验丰富的安全员听声音就能判别岩爆发生情况，能够在岩爆发生前的短时间内通知作业人员及设备及时躲避，直到岩爆平静为止，为安全施工增添了又一道保护伞。
02
乌兹别克斯坦卡姆奇克隧道
卡姆奇克隧道由主隧道和安全隧道组成，隧道最大埋深1275米，埋深超过700米的地段总长达7千米。隧道大埋深地段围岩为石英斑岩、花岗斑岩、花岗正长岩等脆性岩层，隧址区发育了与隧道轴线基本平行或呈小角度相交的西北走向大断裂带，更不利的是，隧址区的断层都是倾角大于70°的陡倾逆断层，而乌兹别克斯坦方面因缺乏观测无法向中国施工方提供隧道地区的实测地应力资料。
正是因为地质条件复杂，在开挖的几十公里隧道中，总共需要经过7个不同的地质断层，特别是隧道中花岗闪长岩和正长斑岩等岩体，岩块单轴抗压强度在120 MPa以上，强度最高的接近200 MPa，属典型的硬岩，在施工过程中很容易诱发岩爆。
◆岩爆的重大破坏性
首先，爆裂的岩石和飞溅出去的碎石会对人员造成伤害，对设备造成损坏;其次，岩爆后会导致隧道掌子面凸凹不平，影响施工效率，而如果岩爆时仍继续施工，还会损害设备刀具;再次，岩爆造成的塌腔和大量的石渣，在处理上也很麻烦，很多时候不适合采用机械设备清理，这增加了现场处理岩爆的难度和工人的工作量;最后，高强度的岩爆会引发边墙坍塌，一般以张性、张剪性破坏为主，会对隧道的工程结构造成负面影响，而且如果影响较大的话，甚至有可能将设备和人员全部掩埋，造成严重的安全事故。
◆如何应对岩爆
(1)设置中空预应力锚杆增大承载能力
开挖隧道时，不断向前推进的工作面因酷似铺在地面上的手掌/爪子而得名掌子面，掌子面最前面的情况是最有可能发生变化的，因此在施工中，可以在掌子面前方用一种被称为超前正面涨壳式中空预应力锚杆的装置向前伸长一大段，插入土体或岩体中，锚杆长度一般设置为2倍的爆破进尺深度。这样一来，锚杆既可以通过环箍作用增大承载能力，又内置传感器可以监测仪器周围的岩体应力变化。
(2)超前导洞法和水平地应力隔断法释放超前应力
采用超前导洞法和水平地应力隔断法进行超前应力释放也有助于降低岩爆发生的可能性。
超前导洞就是通过扩大管道形成洞状构造，在开挖前先在面上挖出一些小洞，使得岩石积累的能量在洞内先释放一部分，以这种方式保证开挖安全性的措施。
而所谓水平地应力隔断法，就是在形成超前导洞之后，把这个洞的某些截面向周围扩大，使原有的土体或者岩体隔断，由后面的岩层或土层的推力隔断层分担很大一部分地应力，从而使应力无法实现积累。至于隔离的具体方式，可以选择用混凝砂浆压入管道后向周围岩体喷射，然后形成隔离层。
(3)用台阶法降低围岩松动脱落可能性
在中岩爆及以下区段，施工单位采取台阶法开挖，有效地降低了围岩发生岩爆的可能性，提升了安全性。
台阶法指的是在稳定性较差的岩层中施工时，将整个掌子面分成几层，形成台阶状，然后对于几层台阶，先开挖上半断面，待开挖至一定长度后再同时开挖下半断面，上、下半断面同时并进的施工方式。
如果采取均匀开挖的话，挖掘过程中容易诱发挖掘工作面岩层松动或脱落，而采用台阶法后，虽然台阶开挖增加对围岩的扰动次数，但台阶有利于开挖面的稳定，特别是上层台阶做好开挖支护后，下层的台阶施工作业就有较好的安全性。
(4)钻爆法提前释放岩体应力，消除岩爆隐患
在隧道施工中，用钻爆法可以提前释放岩体应力，消除岩爆隐患。
钻爆法指的是通过钻孔以及在钻孔中安装炸药后爆破的方式挖掘岩体。在炸药爆炸之后，本来存在岩爆隐患的部分岩体会因爆炸直接脱落，这种做法类似于火箭炮扫雷，通过爆炸将可能存在的隐患全部根除。针对施工来说，钻爆法不需要人员接近处理危险区域的岩体，因而能保证人员的安全。
(5)纳米仿钢纤维混凝土及特殊锚杆控制应力释放
在混凝土的选择上，卡姆奇克隧道施工中选用的不是普通混凝土而是CF30纳米仿钢纤维混凝土。与普通混凝土相比，CF30纳米仿钢纤维混凝土的和易性较好，抗压强度较高，抗裂强度较高，一次喷混厚度较大，适用于强岩爆隧道段的岩爆防冶。
在锚杆选择上，为了应对岩爆，选用了水胀式锚杆和涨壳式中夺预应力锚杆。
水胀式锚杆由端套、挡圈、注液端、托盘等配件构成，是一种由外径大于锚孔孔径的无缝钢管加工制作成的双层凹形管状杆体，钢管放入锚杆孔后用高压水使其膨胀，在膨胀过程中，水胀式锚杆产生永久变形，锚杆管壁与锚杆孔的不规则孔壁完全贴合，沿整个锚杆全长产生摩擦力和自锁力，从而起到加固岩体的作用。水胀式锚杆不需要注浆，施工速度较快，作为临时支护时，可以快速施加一定的预应力。而涨壳式中夺预应力锚杆具有施工速度快，能迅速形成锚固力，而且注浆后能作为永久支护，在岩爆段的应用效果较好。
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