公路隧道施工不良地质灾害对策的探讨

【摘 要】 复杂的地质条件影响着公路隧道施工，在施工过程中要全面分析隧道事故发生的原因，并进行全面性的预测与解决。岩爆是不良地质的一种动态力学现象，对公路隧道施工产生重要影响，本文以岩爆灾害为例进行分析。

【关键词】 岩爆；公路隧道施工；不良地质灾害；对策

公路隧道施工地质条件较为复杂，这严重影响了隧道设计与施工的科学性和安全性，而多发的公路隧道施工问题，如遭遇涌水、涌泥、岩爆、瓦斯突出等，也再次证明公路隧道施工的严峻性，因此，必须全面分析隧道发生灾害的原因，并进行客观性以及主观性措施改进。下面就岩爆现象进行分析。

一、岩爆灾害形成原因

在岩性、地应力、岩体结构以及施工等因素的作用下，往往引发岩爆灾害。其一，岩性。完整、坚硬的岩体具有较高的弹性模量，能够将大量的弹性变形能聚集，一旦开挖，弹性变形能就会突然释放，进而形成岩爆。其二，地应力。一般来说，地应力越高的岩石具有的弹性模量就越高，其弹性应变力就越大，所以，在开挖扰动下，极易形成岩爆；开挖后，具有较高地应力的岩石周围，会产生切向应力和径向应力，在两者作用下，也会产生岩爆。其三，岩体结构。岩爆发生往往由岩体完整度决定，在完整岩体中，岩块破裂由内部裂纹扩展造成，其能量释放较为彻底，而在高能量的作用下，必定会产生岩爆。其四，施工因素。应力集中不仅与原始应力有关，而且受隧道形状以及施工方式的影响，如开挖方法不当，造成隧道断面不规则，进而加剧围岩局部应力集中程度，而产生岩爆；采用不正规的爆破方式，使得岩体外载荷差异性增加，这就促使弹性波传播扩展，对邻近岩体区造成岩爆威胁。其四，地下水对岩爆的影响。干燥的岩体往往容易引发岩爆，而较为湿润的岩体则很难引发岩爆，这在于地下水对岩石的作用力。一方面，地下水能够软化岩石，这就降低了岩石强度，同时将弹性变形能储存在岩石体内；另一方面，在地下水侵入下，岩石体内所存储的弹性变形能得以耗散，且岩石内部的节理缝隙所产生的抗剪强度受到一定抑制，因此，可以降低岩石爆破度。

二、加强预测，防患于未然

不良地质主要由于地质作用和人类活动引起，其中不良地质主要包括岩溶、瓦斯、岩爆、断层、滑坡、断层等，其与地质灾害不同，地质灾害是指在地质应力的作用下，而产生的塌方、突泥、涌水等现象或是过程，从以往公路隧道工程事故来看，不良地质是引起地质灾害的主要原因，因此，要减少工程事故，必须加强对不良地质灾害的防御，就岩爆灾害来看，其预防方式主要有：

超前预报法。在岩石结构、岩性、地应力、地下水等因素的作用下，产生岩爆现象，因此在施工前，要预报多重岩爆诱发因素。采用红外线、地质雷达、超前钻孔等技术超前检测施工前方的地质条件，并根据检测结果，对围岩的完整度、强度、地下水存在情况、岩性等进行判断，从而根据地质现象分析，判断岩爆发生的可能性，以提升施工安全性。

声发射检测法。该方法依据岩石变形或是破坏而产生的声现象进行应力区定位，在定位过程中，往往利用拾音器收集人耳无法听到的声波，并将其转化为电信号，在利用地音检测器检验破裂程度，在应力区定位后，比较所收集到的信号时间，从而确定应力向何方传播，当地音读数增加速度加剧时，如果其数据大于预定目标，则预示会产生岩爆现象。

地震学预测法。地震学预测利用内用力和应变力之间的比例关系，确定岩爆发生前岩石内部的应力，其预测分为两步，首先确定地震多发地带岩爆现象发生的地点、时间，再者确定爆发的次数以及单次岩爆规模。

微重力法。该方法是利用力学参数来测验应变力的一种方式，当岩石应力超出临界线时，产生岩石扩容现象，即为岩石体积骤然增大，在其情况下，岩石变形，产生微重力变化，微重力值出现异常极值，则根据其极值，判定岩爆现象的发生。

三、施工防治措施

岩爆发生的原因主要在于围岩应力以及岩性，在其防治中，要采取人为手段，以减缓或是阻止岩爆发生。

1、认真勘探，科学设计

在勘探过程中，要对隧道所处的地质情况、外在环境等进行全面性勘察，尤其是应变场、应力、岩体等，保证施工环境的安全性以及地质稳定性。加强隧道设计，包括选址、施工方案、爆破技术等内容；在位置选择中，避开应力集中地区，若不得不经过此地区，则要对隧道轴线与应力方向进行全面设计，保证两者处于平行位置，以便于减少隧道周边围岩之间的切向应力；在隧道断面设计过程中，要加强断面形状选择，尽量形成平稳应力状态，以降低岩爆烈度。

2、落实施工，强化防治

隧道施工工程量较大，难度较高，在施工过程中，要把握住每个施工点，并加强岩性和应力控制，以保证安全施工，提升隧道施工质量。其一，采用混凝土喷射技术、系统锚杆加固技术等加固围岩，其主要针对周边加固和超前加固，在加固作用下，可以促使围岩应力状态由平面状态转移到三位状态，进而实现岩爆控制。其二，通过岩石表面喷水、深层高压注水等方式改变岩石的物理形式，以有效降低岩石的干燥度；利用钻孔法、应理解除法等改变岩石的应力条件，进而降低岩爆发生率。

3、规范人员操作

由于隧道施工环境的恶劣性，以及人员操作不规范，造成隧道施工安全事故的发生，因此，在施工过程中，要规范作业人员行为，要求穿防砸背心，设置保护钻孔、安装放电设备、采用标准爆破技术等，并通过专业性培训，促使工作人员全面了解岩性、应力、岩爆特征、诱发因素以及防治方法等，以保证安全施工。

结语

在地质应力以及地质灾害作用下，公路隧道施工难度提升，要实现安全施工，提升隧道施工质量，必须分析诱发不良地质灾害的原因，并以各种预测方法，对岩性、应力、岩石结构等因素进行监测，以防患于未然，必须强化施工环节，落实安全施工，以最终实现公路隧道建设效益。

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