巖爆形成機理的基本分析

郭銳 李偉 周志廣

1 概述

巖爆是高地應力條件下，隧道等地下工程洞室開挖過程中，因開挖卸荷引起洞室周邊圍巖產生強烈的應力分異作用，儲存于硬脆性圍巖中的彈性應變能突然釋放且產生爆裂脫落、剝離、彈射甚至拋擲性等破壞現象的一種常見動力失穩施工地質災害。它直接威脅施工人員、設備的安全，影響工程進度。

隨著人類活動向地下空間的延伸，在高地應力區修建的水電站地下廠房、隧洞等地下工程越來越多，其埋深也越來越大，隨之而來的巖爆現象也越來越突出，據不完全統計，從1949年～1985年，在我國32個重要煤礦中，至少曾經發生1842起煤爆和巖爆，在一些嚴重的巖爆發生區，曾有數以噸計的巖塊、巖片和巖板拋出。在水電工程中巖爆也頻繁發生，如二灘、映秀灣、漁子溪、太平驛、錦屏、天生橋二級等水電站的地下工程在修建過程中都發生過不同程度的巖爆。根據文獻檢索，目前世界上大約有18個國家和地區已有大型巖爆發生，所以巖爆已經成為全球性的地質災害。

正因為如此，在地下工程中，巖爆一直受到人們的關注。然而，自1738年在英國發生人類有文字記載以來的第一次巖爆距今已經200多年了，可巖爆的理論研究是從20世紀20年代～30年代才開展起來的，雖然歷經幾代學者的努力，巖爆的理論研究有了一定程度的發展，但由于巖體自身的復雜性，很難用數學方法來準確推斷和預測巖爆的發生，所以人們對巖爆的理論研究仍然處于探索階段，還有待進一步深入。……