公路隧道施工不良地質(zhì)災(zāi)害對(duì)策的探討

于進(jìn)輝　羅賢敏

【摘 要】 復(fù)雜的地質(zhì)條件影響著公路隧道施工，在施工過(guò)程中要全面分析隧道事故發(fā)生的原因，并進(jìn)行全面性的預(yù)測(cè)與解決。巖爆是不良地質(zhì)的一種動(dòng)態(tài)力學(xué)現(xiàn)象，對(duì)公路隧道施工產(chǎn)生重要影響，本文以巖爆災(zāi)害為例進(jìn)行分析。

【關(guān)鍵詞】 巖爆；公路隧道施工；不良地質(zhì)災(zāi)害；對(duì)策

公路隧道施工地質(zhì)條件較為復(fù)雜，這嚴(yán)重影響了隧道設(shè)計(jì)與施工的科學(xué)性和安全性，而多發(fā)的公路隧道施工問(wèn)題，如遭遇涌水、涌泥、巖爆、瓦斯突出等，也再次證明公路隧道施工的嚴(yán)峻性，因此，必須全面分析隧道發(fā)生災(zāi)害的原因，并進(jìn)行客觀性以及主觀性措施改進(jìn)。下面就巖爆現(xiàn)象進(jìn)行分析。

一、巖爆災(zāi)害形成原因

在巖性、地應(yīng)力、巖體結(jié)構(gòu)以及施工等因素的作用下，往往引發(fā)巖爆災(zāi)害。其一，巖性。完整、堅(jiān)硬的巖體具有較高的彈性模量，能夠?qū)⒋罅康膹椥宰冃文芫奂?，一旦開挖，彈性變形能就會(huì)突然釋放，進(jìn)而形成巖爆。其二，地應(yīng)力。一般來(lái)說(shuō)，地應(yīng)力越高的巖石具有的彈性模量就越高，其彈性應(yīng)變力就越大，所以，在開挖擾動(dòng)下，極易形成巖爆；開挖后，具有較高地應(yīng)力的巖石周圍，會(huì)產(chǎn)生切向應(yīng)力和徑向應(yīng)力，在兩者作用下，也會(huì)產(chǎn)生巖爆。其三，巖體結(jié)構(gòu)。巖爆發(fā)生往往由巖體完整度決定，在完整巖體中，巖塊破裂由內(nèi)部裂紋擴(kuò)展造成，其能量釋放較為徹底，而在高能量的作用下，必定會(huì)產(chǎn)生巖爆。其四，施工因素。應(yīng)力集中不僅與原始應(yīng)力有關(guān)，而且受隧道形狀以及施工方式的影響，如開挖方法不當(dāng)，造成隧道斷面不規(guī)則，進(jìn)而加劇圍巖局部應(yīng)力集中程度，而產(chǎn)生巖爆；采用不正規(guī)的爆破方式，使得巖體外載荷差異性增加，這就促使彈性波傳播擴(kuò)展，對(duì)鄰近巖體區(qū)造成巖爆威脅。其四，地下水對(duì)巖爆的影響。干燥的巖體往往容易引發(fā)巖爆，而較為濕潤(rùn)的巖體則很難引發(fā)巖爆，這在于地下水對(duì)巖石的作用力。一方面，地下水能夠軟化巖石，這就降低了巖石強(qiáng)度，同時(shí)將彈性變形能儲(chǔ)存在巖石體內(nèi)；另一方面，在地下水侵入下，巖石體內(nèi)所存儲(chǔ)的彈性變形能得以耗散，且?guī)r石內(nèi)部的節(jié)理縫隙所產(chǎn)生的抗剪強(qiáng)度受到一定抑制，因此，可以降低巖石爆破度。

二、加強(qiáng)預(yù)測(cè)，防患于未然

不良地質(zhì)主要由于地質(zhì)作用和人類活動(dòng)引起，其中不良地質(zhì)主要包括巖溶、瓦斯、巖爆、斷層、滑坡、斷層等，其與地質(zhì)災(zāi)害不同，地質(zhì)災(zāi)害是指在地質(zhì)應(yīng)力的作用下，而產(chǎn)生的塌方、突泥、涌水等現(xiàn)象或是過(guò)程，從以往公路隧道工程事故來(lái)看，不良地質(zhì)是引起地質(zhì)災(zāi)害的主要原因，因此，要減少工程事故，必須加強(qiáng)對(duì)不良地質(zhì)災(zāi)害的防御，就巖爆災(zāi)害來(lái)看，其預(yù)防方式主要有：

超前預(yù)報(bào)法。在巖石結(jié)構(gòu)、巖性、地應(yīng)力、地下水等因素的作用下，產(chǎn)生巖爆現(xiàn)象，因此在施工前，要預(yù)報(bào)多重巖爆誘發(fā)因素。采用紅外線、地質(zhì)雷達(dá)、超前鉆孔等技術(shù)超前檢測(cè)施工前方的地質(zhì)條件，并根據(jù)檢測(cè)結(jié)果，對(duì)圍巖的完整度、強(qiáng)度、地下水存在情況、巖性等進(jìn)行判斷，從而根據(jù)地質(zhì)現(xiàn)象分析，判斷巖爆發(fā)生的可能性，以提升施工安全性。

聲發(fā)射檢測(cè)法。該方法依據(jù)巖石變形或是破壞而產(chǎn)生的聲現(xiàn)象進(jìn)行應(yīng)力區(qū)定位，在定位過(guò)程中，往往利用拾音器收集人耳無(wú)法聽到的聲波，并將其轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，在利用地音檢測(cè)器檢驗(yàn)破裂程度，在應(yīng)力區(qū)定位后，比較所收集到的信號(hào)時(shí)間，從而確定應(yīng)力向何方傳播，當(dāng)?shù)匾糇x數(shù)增加速度加劇時(shí)，如果其數(shù)據(jù)大于預(yù)定目標(biāo)，則預(yù)示會(huì)產(chǎn)生巖爆現(xiàn)象。

地震學(xué)預(yù)測(cè)法。地震學(xué)預(yù)測(cè)利用內(nèi)用力和應(yīng)變力之間的比例關(guān)系，確定巖爆發(fā)生前巖石內(nèi)部的應(yīng)力，其預(yù)測(cè)分為兩步，首先確定地震多發(fā)地帶巖爆現(xiàn)象發(fā)生的地點(diǎn)、時(shí)間，再者確定爆發(fā)的次數(shù)以及單次巖爆規(guī)模。

微重力法。該方法是利用力學(xué)參數(shù)來(lái)測(cè)驗(yàn)應(yīng)變力的一種方式，當(dāng)巖石應(yīng)力超出臨界線時(shí)，產(chǎn)生巖石擴(kuò)容現(xiàn)象，即為巖石體積驟然增大，在其情況下，巖石變形，產(chǎn)生微重力變化，微重力值出現(xiàn)異常極值，則根據(jù)其極值，判定巖爆現(xiàn)象的發(fā)生。

三、施工防治措施

巖爆發(fā)生的原因主要在于圍巖應(yīng)力以及巖性，在其防治中，要采取人為手段，以減緩或是阻止巖爆發(fā)生。

1、認(rèn)真勘探，科學(xué)設(shè)計(jì)

在勘探過(guò)程中，要對(duì)隧道所處的地質(zhì)情況、外在環(huán)境等進(jìn)行全面性勘察，尤其是應(yīng)變場(chǎng)、應(yīng)力、巖體等，保證施工環(huán)境的安全性以及地質(zhì)穩(wěn)定性。加強(qiáng)隧道設(shè)計(jì)，包括選址、施工方案、爆破技術(shù)等內(nèi)容；在位置選擇中，避開應(yīng)力集中地區(qū)，若不得不經(jīng)過(guò)此地區(qū)，則要對(duì)隧道軸線與應(yīng)力方向進(jìn)行全面設(shè)計(jì)，保證兩者處于平行位置，以便于減少隧道周邊圍巖之間的切向應(yīng)力；在隧道斷面設(shè)計(jì)過(guò)程中，要加強(qiáng)斷面形狀選擇，盡量形成平穩(wěn)應(yīng)力狀態(tài)，以降低巖爆烈度。

2、落實(shí)施工，強(qiáng)化防治

隧道施工工程量較大，難度較高，在施工過(guò)程中，要把握住每個(gè)施工點(diǎn)，并加強(qiáng)巖性和應(yīng)力控制，以保證安全施工，提升隧道施工質(zhì)量。其一，采用混凝土噴射技術(shù)、系統(tǒng)錨桿加固技術(shù)等加固圍巖，其主要針對(duì)周邊加固和超前加固，在加固作用下，可以促使圍巖應(yīng)力狀態(tài)由平面狀態(tài)轉(zhuǎn)移到三位狀態(tài)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)巖爆控制。其二，通過(guò)巖石表面噴水、深層高壓注水等方式改變巖石的物理形式，以有效降低巖石的干燥度；利用鉆孔法、應(yīng)理解除法等改變巖石的應(yīng)力條件，進(jìn)而降低巖爆發(fā)生率。

3、規(guī)范人員操作

由于隧道施工環(huán)境的惡劣性，以及人員操作不規(guī)范，造成隧道施工安全事故的發(fā)生，因此，在施工過(guò)程中，要規(guī)范作業(yè)人員行為，要求穿防砸背心，設(shè)置保護(hù)鉆孔、安裝放電設(shè)備、采用標(biāo)準(zhǔn)爆破技術(shù)等，并通過(guò)專業(yè)性培訓(xùn)，促使工作人員全面了解巖性、應(yīng)力、巖爆特征、誘發(fā)因素以及防治方法等，以保證安全施工。

結(jié)語(yǔ)

在地質(zhì)應(yīng)力以及地質(zhì)災(zāi)害作用下，公路隧道施工難度提升，要實(shí)現(xiàn)安全施工，提升隧道施工質(zhì)量，必須分析誘發(fā)不良地質(zhì)災(zāi)害的原因，并以各種預(yù)測(cè)方法，對(duì)巖性、應(yīng)力、巖石結(jié)構(gòu)等因素進(jìn)行監(jiān)測(cè)，以防患于未然，必須強(qiáng)化施工環(huán)節(jié)，落實(shí)安全施工，以最終實(shí)現(xiàn)公路隧道建設(shè)效益。

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