高海拔高地应力区水工隧洞及深斜(竖)井施工
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6.2 岩爆的定义

岩爆有广义和狭义之分。广义岩爆一般多出现在完整硬岩且地应力较高的洞室开挖过程中,围岩破坏的类型主要是动力破坏和静力破坏两种,其中静力破坏的形式单一,主要以片剥为主。狭义的岩爆主要针对围岩的动力破坏,这种破坏形式较静力破坏更加剧烈,伴有岩块弹射、冒落、声响等现象,如图6.1~图6.3所示。根据岩爆剧烈程度又可划分为低等破坏、中等破坏和严重破坏三类,如图6.4~图6.6所示。

图6.1 岩石弹射

图6.2 岩石冒落

图6.3 岩石弹射伴有声响

图6.4 轻微岩石冒落破坏

图6.5 中等岩石弹射破坏

图6.6 严重岩石冒落破坏

总体来说,岩体力学界对岩爆的定义主要存在两种观点:一种是以挪威岩爆专家B.F.Russeness为代表,认为岩爆发生时必定伴随有岩体声响,同时围岩体会产生由于片帮、剥落以及岩块弹射等现象造成的新鲜破裂面;另一种观点则由我国学者陶振宁、谭以安、邹成杰、顾金才和关宝树等提出,一致认为岩爆的主要特点就是产生弹射和抛掷性破坏等动力弹射现象,而未出现动力弹射现象时形成的破坏应该归纳到静力脆性破坏范围内。

王兰生等认为地下洞室开挖就是围岩体从三向应力状态向两向或单向应力状态转化的过程,在此过程中,洞壁岩体的法向和径向应力出现分异。同时提出岩爆烈度及其对应三向围压条件下岩体变形破坏的定性特征描述。轻微岩爆:主要岩体变形破坏特征是岩石表面因受压而产生拉裂破坏现象;中等岩爆:主要岩体变形破坏特征是在受压条件下岩石表层楔形体出现剪切破坏现象;强烈岩爆:主要岩体变形破坏特征是在压应力超过单轴抗压强度的条件下岩石深部楔形体或弧形体产生剪切拉裂或弯折破坏现象;剧烈岩爆:岩爆不断向深部进行,由于压应力足够大,使岩体在剪切和弯曲应力作用下完全破碎并被抛射出去。岩爆的突然爆发性和特殊破坏形式成为区别于围岩其他失稳形式的主要依据。