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摘要：岩爆是指在深埋地下施工过程中一种常见的动力破坏现象，当物体受到了大量的高弹性应变时，会破坏岩体结构的平衡导致岩爆出现，使得岩石脱落喷出，这是较难预测的，也具有非常强大的破坏性。会给施工人员和机械设备造成巨大的安全风险。因此，岩爆现象也会对类似交通水利矿山等地下工程建设带来危害，影响发展。
关键词：隧道施工岩爆；预防；技术措施；综述
1岩爆及其危害
1.1什么是岩爆
岩爆也称作冲击地压，隧道中围岩在施工的影响下不断积聚弹性变形势能，当这种能量达到一定程度后突然猛烈释放，最终使洞内围岩爆裂剥落甚至迸射的现象。高地应力是导致岩爆产生的最直接原因[1]。地应力达到多少才能算作高地应力状态，目前业界内还没有很权威、统一的标准。在我国隧道工程界，对于隧道岩体工程，初始地应力达到25MPa左右，即可视为高地应力。高地应力对不同性质岩体有着不同的危害：对于脆性岩体，高地应力危害体现为岩爆；而对于软岩，则其危害表现为洞室变形。一般而言，岩爆的产生和剧烈程度与隧道洞室的埋深有着很大的关系，隧道洞室埋深越深，围岩地应力越高，从而发生岩爆的可能性就越大，且岩爆剧烈程度也越大。
1.2岩爆特征
1）对于常规隧道工程而言，岩爆多发生在侧边墙及起拱线部位，部分强烈岩爆会多处、全断面同时发生，并且向深部逐渐扩展。2）通常，岩爆发生在干燥的片层状围岩结构中。通道与主洞相交的地方、加宽开挖且断面较大的部位，均为岩爆频发地带。岩爆分为3种类型：第1种，围岩发生岩爆后，呈板块状，不会马上坠落，而是过一段时间才由上而下坠落，此种为弱岩爆，即破裂松脱型；第2种，岩爆发生时，会发出鞭炮爆炸般的响声，有片状围岩爆裂剥离，此种为中等岩爆，即爆裂弹射型；第3种，岩爆发生时，会发出炮弹爆炸一样的响声，巨石弹射，弹射距离远、速度快，此种为强烈岩爆，也称为爆炸抛石型。3）松脱和剥离为岩爆的主要运动特征。由于岩爆为在应力较高的地方发生的突发式破坏，在岩爆发生前并没有特别明显的前兆。高应力状态下的岩石和正常状态下的岩石在外观上并无明显区别，因此，即使一般认为不会产生崩塌的地方也有发生岩爆的可能性。4）岩爆发生时，一般带有岩石断裂的爆裂声响，但有的地方不会出现岩石迸射，而有的地方则会发生岩石剥落，且岩石剥落的时间各不相同。5）根据以往的隧道施工经验，隧道施工中岩爆发生可分为活跃期和持续期2个阶段。活跃期：在隧道新开挖断面附近，距离掌子面3～20m范围内，爆破后的3～20h这一岩爆发生频繁的时间段；持续期：在隧道开挖后的数天至数月内，已发生过岩爆的部位仍然有岩石再次剥落的时间段。
1.3岩爆对隧道施工的危害
1）影响正常施工作业。在隧道施工过程中，如发生岩爆，迸发的飞石、剥落的岩块对于现场的施工机械是一个巨大的安全威胁，极易造成施工机械损毁，导致机械设备维修或者更换过于频繁，影响工程进度，造成工期滞后[4]。如岩爆发生在已完成了初支或二衬混凝土施工的部位，则会对已经施工的工程构件造成破坏。因岩爆造成的工程返工，不但拖延工期，也导致了工程成本的增加，对工程施工造成巨大影响。2）威胁施工人员安全。岩爆通常发生在隧道掘进作业部位，当弱岩爆发生时，只造成岩层断裂破坏，一般情况下无石块剥落，对现场施工人员造成的安全危害相对较小；当中强岩爆发生时，大量岩块迅速剥落甚至出现飞石，对现场施工人员的人身安全构成极大威胁。中强岩爆事故的发生，在对施工安全造成巨大影响的同时，也必然导致施工工效的降低和工期的拖延。
2岩爆条件
一般的岩爆风险都发生在深埋地区或者是高低应力地区，在围岩中，其饱和抗压极限小于30兆帕，在力学性能方面，围岩强度可以承受的重量而引起形变，或者能够抵抗围岩的破坏，围岩一般不会出现大变形。隧道围岩中的某些矿物与水发生反应后发生膨胀，这也就造成了隧道大变形的一个重要原因。其次是支撑条件，在一般情况下，隧道支护结构不足以提供相应的支护力，无法获得较好的形变，而当有效的束缚没有时，岩体就开始发生形变，因此必须采用正确的支撑结构。防护支撑的质量和及时的支护也可以在很大程度上科学地进行控制，而相反支护措施如果不利的话，施工方法不科学，支撑质量不达标，即使在较好的地质条件下也不容易保证安全，反而更容易产生较大的围岩形变，所以如果支撑太少或者支撑不及时，支撑应用不科学的工法时，这将不能够保证足够的支撑力，从而使围岩变形，不能得到及时的控制而造成大形变的灾害。冲击是由岩体强度、岩体状态或者岩体应力组成的，其状态形变特征、岩石结构、地层岩性强度、地下工程布置以及施工等因素综合产生的结果。而隧道施工过程中岩爆风险主要产生满足两个条件，第一个是有足够的形变力，第二则是有足够的应力集中。
3岩爆预测方法
在我们的施工过程中，我们必须要进行围岩的量测检测。例如形变检测、应力检测等等，采集岩爆前后岩石的各个物理参数，并进行总结分析。而对于传统的地质预测手段，例如红外探测、地质雷达等，由于目前工作设备的限制不能很好地反映岩体的情况，再结合其他类似的工程，如采用先进的微震监测、地质预测方法，这样就可以实现对前方围岩应力的检测。在发生岩爆的概率位置和大小进行分析，以便提前采取措施，保证工程的安全可靠进行。微震监测系统主要通过声学、地震学、地球物理学以及强大的计算机计算功能，对微震事件进行准确的定位分析。对于该系统来说，其工作原理是在外界的作用下，在弹性材料的内部进行检测，由于弹性材料内部产生局部弹性能，伴随着弹性的发生就会有弹力波和应力波，这样我们就可以实时地利用绘图机和在三维空间中进行实时的显示。
4岩爆的治理措施
为了保证高地应力隧道施工的安全可靠，进行岩爆隧道施工应坚持以下几个原则。要提前预防采取积极的措施进行建设。确保岩爆地区的施工是安全可靠的，并且降低岩爆的危害。岩爆隧道的施工过程中，首先，需要提前进行洒水来降温释放形变能。将最大形变力传递深部，用高压注水来降低和软化岩体。高压注水产生了新的裂痕，这样就可以降低岩体储存的应变力。其次是改善围岩物理的性能，经常性在施工掌子面和岩石壁上喷洒冷水，这样会降低岩体表面的强度。施工前期，首先我们需要进行培训并对培训效果进行鉴定以及检查相应的应急预案。其次对机械装备的适应性以及操作规程进行相应的检查。第三对现场施工人员需要进行岗前培训实行，持证上岗，并配备必要的安全防护用具。在开挖时，对于开挖的方式以及爆破的方法要严格控制，要随时做好岩爆情况监控。及时核对施工区域与设计文件的符合性情况进行鉴定。在工程监控量测方面要掌握掌子面的稳定情况，测量器材的布置以及测量的频率要求。监控量测制度以及信息反馈等要及时处理，量测人员必须要按照规定进行量测，并做好相应的辨识分析，为控制岩爆施工灾害提供依据。
5结语
岩爆是隧道施工过程中常见的危害较大的围岩不稳定因素，对现场施工的人员及机械设备的安全都会造成很大的威胁。施工过程中须结合工程实际条件，对岩爆做好细致的预测。对于可能有岩爆发生的地段，必须提前按照相关规范采取预防措施。同时，在施工过程中，各项工序采用的工艺必须严格遵循技术规程，加强过程管控，减少岩爆发生的几率，以从根本上保障施工现场人员、设备和工程的安全。
参考文献：
[1]王嘉.隧道施工岩爆预防措施探讨[J].低碳世界，2016（30）：182-183.
[2]黄建明.现代隧道施工中的常见地质灾害及防治措施[J].科技创新与应用，2016（07）：234.
[3]张振.隧道施工中的常见地质灾害问题及其防治措施[J].科技创业家，2014（07）：32.
[4]田卫明.隧道施工安全风险与现场管理研究[D].重庆交通大学，2012.