岩爆对隧洞围岩的破坏机理

岩爆是高地应力区因洞室开挖破坏埋藏在山体中的岩体平衡状态，地应力快速集中导致围岩爆裂破坏现象。

在锦屏二级水电站引水隧洞开挖过程中，当洞体埋深大于1500m时，中厚层状板岩和大理岩洞段就出现了岩爆，并伴有瞬时或迟后爆塌。

由于脆性围岩应力重分布和集中，伴随洞体掘进，边墙出现倒刺状张裂现象，并出现滞后坍塌、倒塌。当掘进中出现噼叭的响声时，如未能及时锚喷支护，围岩已张裂破坏出现松弛圈；在掌子面钻孔时有沉闷的岩爆声时，就进入了中等岩爆区段，支护跟进就比较困难，施工中存在风险，时有突发性爆塌伤人事件发生；进入强岩爆段区，会发生暴声如雷似炮，围岩瞬时爆塌，并有强大的气浪和冲击波出现。

中低级岩爆对围岩的破坏，常借助围岩故有的优势结构面，出现滞后爆塌，见图5。(www.xing528.com)

图5　中低级岩爆对围岩的破坏

中强级岩爆发生在相对完整的板岩和厚层状大理岩中，这些洞段地应力集中快，释放速度也快，往往一次爆破后出渣时就有爆裂声，所以出完渣光爆孔就因爆塌而消失。在钻孔时掌子面及刚开挖出洞顶出现爆声，时有塌顶，是施工危险性最大区段和最难防的岩爆段。在完整大理岩中的强岩爆几乎是不可抗拒的，随着突发性巨响而爆塌弹射，同时有巨大冲击波发生，通常等待应力适当释放后才进行治理，清除爆塌岩体和有针对性的加强支护。在中强级岩爆洞段，只要有地下水浸渗，岩爆也就不再发生，地下水起到了良好清能作用。

根据洞体开挖经验，深埋大于1500m以上、完整性好又无地下水浸渗洞段具有中强级岩爆发生的条件。为了施工安全，就每个循环进尺，先打超前锚杆锁定顶拱防止爆塌，再进行造孔爆破，出渣后进行喷护和系统锚固，然后再行超前锚固进行下一个循环施工，同时注意个别边顶拱出现爆裂时进行加强随机锚固（浅表岩片撬掉或用反铲敲掉）。因此施工投入增大，同时支护使用了较长时间，开挖速度大大消减。为防机械损坏，在机械上加装防护棚，以防损坏机械和保护操作人员。中强岩爆区段，围岩应力回弹松动圈厚度为1/3～1/2开挖洞径。松动圈的围岩张裂，灌浆时吸浆量增大很多，同时应调整灌浆压力。