Page 44 - 矿山地质灾害与环境治理

第二章 常见矿山地质灾害

岩爆的弹性应变能。

第二种类型的岩爆，由于断层错动所引起，当开挖靠近断层，特别是从断层底下通过
时，地下工程开挖使作用于断层面上的正应力减小，从而使沿断层面的摩擦阻力降低，引
起断层局部突然重新活动，进而形成岩爆。这类岩爆一般多发生在构造活动区埋深较大的

地下工程中，破坏性很大
第三类岩爆。主要发生在距断裂构造（带）一定距离范围的局部构造应力增高区硐段。
它是由于断裂构造活动导致局部岩体发生松弛现象，从而造成局部应力降低带，其应力则

向断裂构造（带）两侧一定范围的围岩中转移，从而造成引发该类岩爆活动的局部构造应
力增高区。
（四）地下水对岩爆的影响

隧洞岩爆多发生在干燥无水的岩体中。地下水的存在说明岩体中裂隙较发育或者有较
大规模的断层，同时地下水对岩体有软化作用，不利于岩体中储备足够的导致岩爆发生的

弹性能。但如果在隧洞爆破过程中出现承压水，可以认为在承压水赋存部位之外的一定范
围内岩体较完整，对于具备储备弹性应变能力的岩体（如花岗岩、变质闪长岩、片麻花岗
岩等）有可能会发生岩爆。

（五）施工开挖与断面形状对岩爆的影响
高地应力区地下工程硐室施工过程中，如果开挖方法、工程措施等选择不当，则会大

大恶化围岩的物理力学性能和应力条件，从而诱发或加剧岩爆的发生。
断面形状影响围岩岩体开挖后形成的应力重分布圈，对岩壁的应力集中有明显的影响。
根据理论分析，隧道断面尺寸越大，初次应力重分布圈越大，岩石松动范围随之增大，爆

坑越深。在实际工程中开挖断面形状不规则，造成局部应力集中，岩爆多发生在圆形隧洞
的拱顶和上半拱位置，马蹄形隧洞岩爆多发生在拱脚上下的位置，可见开挖断面造成的局
部应力集中对岩爆的发生有明显影响。

五、岩爆的机理

目前，对岩爆现象的解释不一，岩爆过程实际上是加速损伤过程，损伤过程必然伴随

着声发射。声发射是由于岩石裂隙扩展过程，沿晶断裂或穿晶断裂造成岩石颗粒的振动而
向外传播出机械波。显然损伤率越大，则声发射就越强烈。这就解释了岩爆过程发出强烈

声响的现象。
（一）基于能量理论的岩爆机理
1. 基于能量原理的岩石损伤与破坏

从能量角度出发，岩石变形破坏是能量耗散与能量释放的综合结果。能量耗散主要诱
发岩石损伤导致材料性质劣化和强度损失，能量释放则导致岩石的突然破坏。
当岩石在外力作用下产生变形时，假设该物理过程与外界没有热交换，即封闭系统，

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