第10章地下洞室圍巖穩(wěn)定性的工程地質(zhì)分析(已改無錯(cuò)字)
2023-03-27 01:12:50 本頁面
【正文】 (4) 巖爆 a）有關(guān)巖爆的基本概念 在地下開挖或開采過程中突然地以爆炸的形式表現(xiàn)出來，這就是所謂的巖爆。 巖爆發(fā)生時(shí)，巖石或煤等突然從圍巖中被拋出或彈出，拋出的巖體大小不等，大者可達(dá)幾十噸，小者長僅幾厘米。大型巖爆通常伴有劇烈的氣浪和巨響．甚至還伴有周圍巖體的振動(dòng)。巖爆對于地下采掘或地下工程建筑常能造成很大的危害．大者能破壞支護(hù)、堵塞坑道，造成重大的傷亡事故。小者也能威脅工人的安全。 167。 地下洞室圍巖的變形破壞 b）巖爆的類型和特點(diǎn) (a)圍巖表部巖石突然破裂引起的巖爆 在深埋隧道或其它類型地下洞室中所發(fā)生的中小型巖爆多屬這種類型。發(fā)生時(shí)發(fā)出如機(jī)槍射擊的劈劈拍拍響聲，故被稱為巖石射擊。 一般發(fā)生在新開挖的工作面附近，爆破后 23h，圍巖表部巖石常發(fā)出如上所述的爆裂聲，同時(shí)有中厚邊薄的不規(guī)則片狀巖塊自洞壁圖巖中彈射出或剝落。彈出者一般塊度較小，多呈幾 cm長、寬的薄片，個(gè)別達(dá)幾十 M長、寬，但爆裂聲較大，且爆裂與彈射幾乎同時(shí)發(fā)生；剝落者一般塊度較大，可達(dá)幾 m長、寬，但爆聲較小，且多在爆裂聲的幾分鐘或更長些時(shí)間后方脫離母巖而自由墜下。這類巖爆多發(fā)生于友面平整、有硬質(zhì)結(jié)核或軟弱面的地方，且多平行于巖壁發(fā)生，事前無明顯的預(yù)兆。 167。 地下洞室圍巖的變形破壞 (b)礦柱或大范圍圍巖突然破壞引起的巖爆 發(fā)生于一些探礦坑中的大型巖爆多屬這種類型。這類巖爆發(fā)生時(shí)通常伴有劇烈的氣浪和巨響，甚至還伴有周圍巖體的強(qiáng)烈振動(dòng)，破壞力很大，對地下采掘工作造成嚴(yán)重的危害，放常披稱之為礦山打擊或沖擊地壓。在煤礦中，這類巖爆多發(fā)生于距坑道壁有一定距離的區(qū)域內(nèi)，在某些因素的作用下，那里的煤被突然粉碎，大塊地被拋到巷道中，并伴隨著巨大的響聲、振動(dòng)和氣浪，破壞力極大。 這類沖擊地壓發(fā)生之前，?？捎X察到支護(hù)上或煤柱中壓力的增大，有時(shí)還會(huì)出現(xiàn)霹靂聲或振動(dòng)，但有時(shí)則沒有明顯的預(yù)兆。 167。 地下洞室圍巖的變形破壞 (c)斷層錯(cuò)動(dòng)引起的巖爆 坑道以小角度逼近一個(gè)潛在的活動(dòng)斷層時(shí)，坑道的開挖使作用于斷層面上的正應(yīng)力減小，從而使沿?cái)鄬用娴哪ψ枇档停饠鄬油蝗辉倩顒?dòng)，形成巖爆，這類巖爆一般發(fā)生在構(gòu)造活動(dòng)區(qū)的探礦井中，破壞性很大，且影響范圍較廣。 c）巖爆的產(chǎn)生條件與發(fā)生機(jī)制 本質(zhì)上，巖爆乃是洞室圍巖的一種伴有突然釋放大量潛能的劇烈的脆性破壞。從產(chǎn)生條件方面來看， 高儲(chǔ)能體的存在 及其 應(yīng)力接近于巖體強(qiáng)度 是產(chǎn)生巖爆的內(nèi)在條件，而某些因素的 觸發(fā)效應(yīng) 則是巖爆產(chǎn)生的外因。 167。 地下洞室圍巖的變形破壞 塑性圍巖的變形與破壞 塑性圍巖包括各種軟弱的層狀結(jié)構(gòu)巖體 (如頁巖、泥巖和粘土巖等 )和散體結(jié)構(gòu)巖體。 這類圍巖的變形與破壞，主要是在應(yīng)力重分布和水分重分布的作用下發(fā)生的．主要有 塑性擠出、膨脹內(nèi)鼓、塑梳涌出和重力坍塌 等不同類型，現(xiàn)分述如下： (1) 塑性擠出 洞室開挖后，當(dāng)圍巖應(yīng)力超過塑性圍巖的屈服強(qiáng)度時(shí)，軟弱的塑性物質(zhì)就會(huì)沿最大應(yīng)力梯度方向向消除了阻力的自由空間擠出。在一般情況下易于被擠出的巖體主要包括： 167。 地下洞室圍巖的變形破壞 (a)固結(jié)程度較差的泥巖、粘土巖； (b)各種富含泥質(zhì)的沉積或變質(zhì)巖層 (如泥巖、頁巖、板巖和千枚巖等 )中的擠壓剪閉破碎帶 。 (c)火成巖中的官含泥質(zhì)的風(fēng)化破碎夾層等，特別是當(dāng)這些巖體富含水分處于塑性狀態(tài)時(shí)，就更易于被擠出。未經(jīng)構(gòu)造或風(fēng)化擾動(dòng)且固結(jié)程度較高的泥質(zhì)沉積巖及變質(zhì)巖層則不易于被擠出。 167。 地下洞室圍巖的變形破壞 (2) 膨脹內(nèi)鼓 洞室開挖后圍巖表部減壓區(qū)的形成往往促使水分由內(nèi)部高應(yīng)力區(qū)向圖巖表部轉(zhuǎn)移 ,結(jié)果常使某些易于吸水膨脹的巖層發(fā)生強(qiáng)烈的膨脹內(nèi)鼓變形 .這類膨脹變形顯然是由圍巖內(nèi)部的水分重分布引起的 ,除此之外 ,開挖后暴露于表部的這類巖體有時(shí)也會(huì)從空氣中吸收水分而使自身膨脹 . 退水后易于膨脹的巖石主要有兩類 :一類是 富含粘土礦物 (待別是蒙脫石 )的塑性巖石 ,如泥質(zhì)巖、鉆土巖、膨脹性粘土等 。 另一類是含硬石膏的地層 ,如硬石膏退水后就會(huì)發(fā)水化而轉(zhuǎn)化為石膏，體積隨之而增大。從而可以產(chǎn)生的強(qiáng)大山壓，給隧道的施工和運(yùn)行帶來很大困難。 167。 地下洞室圍巖的變形破壞 (3) 塑流涌出 當(dāng)開挖揭穿了飽水的斷裂帶內(nèi)的松散破碎物質(zhì)時(shí)，這些物質(zhì)就會(huì)和水一起在壓力
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