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勘察设计阶段,因可获取数据有限,所以可采用岩石强度应力比来判定岩爆等级,划分标准符合
表 4的规定。
表 4 TBM施工适宜性围岩分类:岩爆(勘察设计阶段)
等级 B 1 B 2 B 3 B 4
判别阈值 4<R b ? σ m ≤7 2<R b ? σ m ≤4 1 ≤R b ? σ m ≤2 R b ? σ m <1
注:表中 R b 为岩石饱和单轴抗压强度(MPa),σ m 为围岩最大主应力(MPa)。
设计阶段通常根据岩爆的不同特征进行划分,对其进行更细致的划分,将主要现象的描述分为围
岩破坏特征、声响特征、爆坑深度和影响程度等因素。鉴于十多年来岩爆的研究 [26] ,微震监测已经成
为岩爆防治的重要手段,并在众多岩爆工程中得到了应用并取得了显著效果;基于锦屏Ⅱ级水电站引
水隧洞、川藏铁路巴玉隧洞、巴基斯坦 NJ水电工程引水隧洞等国内外大型岩石工程微震监测成果经
验,可引入岩爆辐射能量作为岩爆等级划分的依据之一,从更多角度描述不同等级岩爆特征。为此,
在施工阶段,岩爆 TBM施工适宜性分类主要考虑:声响特征、破裂特征、爆坑最大深度和支护破坏
程度等,有微震监测的,还考虑岩爆辐射能量,其划分标准可按照表 5的规定。
表 5 TBM施工适宜性围岩分类:岩爆(施工阶段)
划分依据
等级
声响特征 围岩破裂特征 爆坑最大深度 支护破坏程度 岩爆辐射能量
断口新鲜,厚度约几厘米,围岩的 表 有 少 量 开 裂 纹 且 开 裂 变 形 长
声响不 明 显,或 有 微 弱
层出 现 爆 裂 脱 落 或 剥 离, 多 为 薄 片 时间 持 续, 初 期 支 护 的 混 凝
噼啪、撕 裂 声,若 无 机
状、梭状岩片,部分岩片轻微鼓胀 但 <0.3m 土喷 层 会 出 现 局 部 隆 起; 锚 2
B 1 <10J
械噪声 影 响,人 耳 可 偶
未剥离,基本不发生弹射,开挖段 可 杆(砂 浆 锚 杆 或 水 涨 式 锚 杆 )
然听见。
能出现连续发育。 的轴力缓慢增加。
断口新鲜,厚度一般在 5~<20cm,有
有清脆 爆 裂 声,类 似 子 较严重的围岩爆裂脱落现象,主要为片 破坏 区 内 的 锚 杆 悬 于 岩 壁,
弹射击 或 雷 管 爆 裂,岩 状、碎块状,有少量弹射出现,伴有轻 初 期 支 护 的 护 混 凝 土 喷 层 及
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5
0.3~<1.0m 10 ~<10J
B 2
爆 时 能 听 见 岩 石 撕 度震感,在完整 岩 体 中,爆 坑 呈 “ V” 挂网 出 现 脱 落, 杆 体 可 能 出
裂声。 字型或碗状,围岩破坏多位于开挖断面 现小量弯曲变形。
局部区域,部分区段内可连续发育。
断口 新 鲜, 岩 块 较 大, 厚 度 在 20~
破 坏 区 内 的 大 半 部 分 锚 杆 被
<40cm之间, 围 岩 出 现 大 片 爆 裂 脱
拔出 或 拉 断, 初 期 支 护 或 系
落,抛射强烈并发生较强震动,伴 有
统 支 护 的 混 凝 土 喷 层 及 挂 网
岩粉喷 射 现 象, 快 速 充 满 开 挖 空 间;
出现大面积垮落或爆 裂 破 坏;
声音响 烈,类 似 炸 药 爆 在完 整 岩 体 中, 爆 坑 呈 “ V” 字 型,
1.0~<3.0m 部 分 悬 于 岩 壁 的 锚 杆 杆 体 出 5 7
B 3 10 ~<10J
破声。 能揭露结构面或把结构面作为破坏边
现严 重 弯 曲 和 变 形; 采 用 钢
界,破坏主要出现在开挖断面的较大
拱架 或 钢 筋 拱 肋 支 护 的, 拱
范围内,偶尔波及全部开挖断面,区
架出 现 较 大 变 形, 局 部 结 合
段内通常不连续发育,但同一破坏位
点出现断裂。
置可能发生数次破坏。
岩块大小块体混杂,块度分选差,围
岩发生大面积爆裂垮落,开挖空间内
破 坏 区 内 因 大 部 分 支 护 被 破
瞬间涌入岩块,严重时可封闭开挖断
坏失 去 支 护 能 力, 甚 至 被 爆
声响剧 烈,类 似 炮 弹 爆 面,破坏区连成一体,形 态 复 杂,甚
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≥3.0m 落岩 块 掩 埋; 系 统 支 护 混 凝 ≥10J
B 4
炸声或闷雷声。 至开挖区段均发生岩爆破坏,岩粉喷
土 喷 层 和 挂 网 出 现 大 面 积 垮
射瞬间即充满开挖空间;能揭露结构
落,或者爆裂严重。
面或把结构面作为破坏边界,破坏会
影响整个开挖断面,发生的频次较低。
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