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1、xx州xx县xx公路改建工程xxxx隧道围岩岩爆监测报告JK-027第二十七期隧道第一合同段(进口)起止桩号：K2+730K2+780检测内容：围岩岩爆监测检测方法：声发射监测法监理单位: 云南省xx咨询有限公司施工单位：云南xx桥梁工程有限公司云南公路xx检测中心xx公路改建工程隧道监控检测第一合同段二零一三年五月二十三日xxxx隧道K2+730K2+780（进口）数据采集： 报告编写： 报告审核： 注 意1、本报告无检测、负责、审核、签发人签字无效；2、本报告无检测单位专用章无效，涂改、错页、换页、漏页无效；3、未经书面同意本报告不得复制或作为其他用途；4、如对本报告有异议或需要说明之处，
2、可在报告发出后30天内向本单位书面提出,本单位将于5日内给予答复，逾期不再受理。5、本报告的检测数据是在检测当天的环境条件下的测试数据，本报告的检测数据只对测试现场的条件有效，如检测样本的状况产生变化，重新测试的数据结果不具备可比性。检测单位： 云南公路xx检测中心 地址：云南省xx市xx3号目 录1概述12监测依据13检测原理和设备24地质情况35 测试结果56 结论与建议 111 概述受云南xx州xx县xx公路改建工程公路建设指挥部委托，我公司承担了xx州xx县xx公路改建工程xxxx隧道围岩岩爆预测预报工作。其目的在于：预测围岩的岩爆信息，从而为隧道施工阶段的施工支护方式做好准备、防止可
3、能出现的工程险情、确保合理的施工措施，降低隧道施工风险，促使隧道施工技术更趋科学合理，为隧道施工服务。由于岩爆的发生与施工进度和岩体地质情况有密切关系，而且还具有滞后性（在开挖时基本稳定，开挖后2天内突然大面积失稳）。因此，本项目结合岩爆发生规律，先结合地质超前预报情况和掌子面出露岩层条件判断掌子面前方30-50m范围内是否属于轻微岩爆区或者中等岩爆区，然后根据实测预报岩爆滞后时间，为隧道施工提供预警预报。2012年7月10日2013年5月23日对xxxx隧道进口掌子面K1+460K2+733.2进行测试，2013年5月23日进行资料处理与报告编写。2 监测依据岩爆辨识的经验观测方法：岩体在钻
4、孔过程中或爆破后出现深部或浅部爆裂声或伴随着呈片状剥离掉块和岩体自行辟裂现象时，一般情况下，可先考虑有岩爆的可能性；表1 岩爆分级依据岩爆烈度轻微岩爆中等岩爆强烈岩爆剧烈岩爆分级依据围岩表层无声响或不易察觉的微弱响声，劈裂的岩块自由下落或松弛后下落，规模小，表现为岩坑较浅，爆落岩片尺寸小、数量少，多为破裂剥落型，/c0.30.5,对施工影响小爆裂脱落、剥离现象较严重，岩屑或岩块向临空面弹出，伴有清脆爆裂声，表现为岩爆坑连续分布，规模较大，坑径可达数米，坑深一般小于2m，爆落岩石尺寸较大，数量多，多为弹射型及破裂剥落型，/c 0.50.7，对施工有一定影响岩爆时伴有巨响，具有锐利边棱的大小岩石碎
5、片迅猛飞出，表现为岩爆坑连续分布，坑深一般都在2m以上，爆落岩石尺寸大，数量多，且造成围岩大面积开裂失稳，严重威胁施工人员及设备安全，/c 0.70.9，对正常施工及硐室影响大剧烈的爆裂弹射甚至抛掷性破坏，有似炮弹巨响声，岩爆具有突发性，并迅速向围岩深部发展，影响深度可大于2m，/c0.9，严重影响甚至可以摧毁工程，释放的能量可相当于200多吨TNT炸药。严重的岩爆像小地震一样，可在100多公里之外测到，测到的最大震级为4.6级注：/c与围岩强度比不同；其中，为地下工程围岩最大切向应力，c岩石单轴抗压强度。整体性较好、弹性脆性层状岩层层面某部位突然出现呈贝壳凹穴状（片状剥落）以及岩块弹射的情况
6、等可认定为岩爆现象。岩爆分级标准如表1所示。本监测将结合公路隧道设计规范JTG D70-2004，基于现场地质情况，采用声发射多指标综合评判。3 检测原理和设备岩爆是指井巷或工作面周围岩体，在二次应力分配过程中积聚了大量的弹性变形能，由于弹性变形能的瞬间释放而产生突然剧烈破坏的动力现象，常伴随岩体抛出、巨响及气浪等现象，是深部岩体破坏失稳的主要方式。岩爆失稳有两个主要特征：一个是动力破坏，弹性能瞬间释放；另一个是滞后效应，往往在开挖时基本稳定，开挖后1-2天内突然大面积失稳。声发射监测法是利用岩体在开裂过程中会释放能量发出一定频率的声音，通过声发射探头接收岩体开裂过程中发出的声音，这些声音可以
7、客观反映岩体开裂情况。采用仪器自带软件处理声发射探头接收的声波信号，然后根据处理后的数据得到声发射事件数、大事件数、振铃计数、能量、能率及岩体声发射信号波形等，根据声发射波形和岩体结构特征综合预测围岩岩爆。本次监测采用的主要设备为SF-BC1型岩体声发射监测仪，有效范围为50m。SF-BC1型岩体声发射监测仪主要适用于矿山及其他岩土工程涉及的声发射信号的长时自动监测，具有以下主要功能：(1) 对传感器接受的岩体声发射信号进行采样存储；(2) 可进行较长时间（大于10天，视电池容量）的岩体声发射信号自动监测、采样，并存储为波形数据文件；(3) 通过监测仪的输出接口（USB），与微型计算机（现场一
8、般采用笔记本电脑）的USB接口连接，将采样波形数据文件转储于微型计算机以待处理；(4) 监测仪提供一套岩体声发射数据处理软件，以获取岩体声发射相关参数。 图1 SF-BC1声发射监测仪 图2 声发射数据处理软件声发射监测仪器及数据处理软件如图1和2所示。监测时长为10分钟，可以监听监测点附近50m范围内声发射情况，监测点位掌子面上较平整的岩石表面。而且，监测时需尽量关停洞内机械设备，如风机、挖机和发电机等。4 地质情况【掌子面照片】掌子面左面岩体干燥无水，岩体强度较高，整体呈大块状，在图中可以明显看见一倾斜结构面，倾角约为70左右，倾向朝右边墙方向，总体来说不影响围岩的稳定性；掌子面右侧岩体总
9、体上微湿，节理裂隙发育，但如图圆圈所示，还是有部分岩体干燥发白；拱顶有轻微的岩爆现象，掉片层状岩块，并可听见噼啪的声响。图3 K2+694.8掌子面照片掌子面整体呈大块状巨块状，从敲击的声音可以知岩体强度较高，节理裂隙不发育，表面微湿，但中部有渗水现象；掌子面中部偏右有一断层，倾角约80，倾向沿隧道轴向向内，总体上不影响围岩的稳定性；拱顶可以听到轻微的劈裂声，并伴随片状石块剥落，剥落块体最大约为宽20cm长30cm，属于轻微岩爆现象。图4为K2+733.2掌子面的照片从拱肩的照片上，可以看到由于岩爆梯形岩爆坑，并依稀可以看出岩体的层状剥离，拱顶形成一定的超挖局面，形状不规则，此次岩爆面积达10
10、左右，剥落的岩体最长约30cm，宽约15cm，厚5cm，并可以听到噼啪的声响，而且此次岩爆发生的时间明显晚于掌子面的开挖进程（掌子面桩号K2+733.2），属于轻微岩爆。图5 K2+728附近拱肩岩爆照片（岩爆滞后照片）这张拱顶照片显示出由岩爆而产生梯形状岩爆坑且中间几乎呈三角状（如圆圈所示），可见岩体的层状剥离（如素描），拱顶形成非常大超挖局面，整体形状较不规则，面积达12，深度达50cm，并有相当数量的岩块剥落且掉落的岩体有的达数吨重；从裸露出来的岩体可以看见，岩体干燥无水，呈灰白色，强度较大；且此次岩爆发生的时间晚于掌子面的开挖进程，属于中等岩爆图6 K2+610左右的拱顶照片（岩爆滞后
11、照片）【掌子面岩性】此次监测期内，掌子面围岩的岩性呈阶段性变化，从掌子面照片可以看出此阶段围岩部分区段是干燥无水，故颜色呈灰白色；其他区段则出现渗水或滴水现象，但多出现在掌子面的下部或边墙，而上部及拱顶多是干燥无水；从桩号K2+694.8掌子面照片可看出，岩体整体左侧为灰褐色灰白色花岗闪长岩，岩体较坚硬，完整性较好呈大块状、巨块状，总体层间结合力较好，部分岩体节理裂隙发育，易产生掉块现象。此阶段由于围岩埋深较大故地应力较大，且地温较高，大部分地区岩体较干燥，致使产生了岩爆现象。从桩号K2+631至本次监测结束桩号K2+733.2，掌子面开挖后，围岩均发生了不同程度上的岩爆现象，并且多处出现滞后
12、发生岩爆，滞后的时间长短不一，多为两三天滞后。此次监测阶段，在掌子面处开挖后几乎都发生了一定程度的轻微岩爆，而且岩爆的滞后现象也在开挖后多处发生，岩爆的大体情况为产生梯形、三角形等不同程度的岩爆坑，并可见层状剥离的情形，形成一定的超挖局面。最为明显的是在桩号为而在K2+610附近出现了中等岩爆，该岩爆产生三角形的岩爆坑，并明显可见岩体的剥落后的巨大超挖局面，此次岩爆面积达12左右，最大深度约达50cm，剥落的岩块有的达数吨之重，裸露出来的岩体干燥呈灰白色，强度较高，呈大块状。5 测试结果图7 本监测期内隧道进口端围岩声发射事件数变化图8本监测期内隧道进口端围岩声发射事件率图9 本监测期内隧道进
13、口端围岩声发射大事件数变化图10 本监测期内隧道进口端围岩声发射大事件率图11 本监测期内隧道进口端围岩声发射总能量变化图12 本监测期内隧道进口端围岩声发射能量率图13 本监测期内隧道进口端围岩声发射振铃计数变化图14 本监测期内隧道进口端围岩声发射振铃率图15 进口端5月7日(桩号K2+694.8)实测波形图16 进口端5月20日(桩号K2+716)实测波形图17 进口端5月23日(桩号K2+733.2)背景波形图18 进口端5月23日(桩号K2+733.2)背景波形表2 隧道围岩声发射特征次数事件数事件率大事件数大事件率总能量总能量率振铃计数振铃计数率12880.91720.231317
14、.654.1621966.9222880.91300.09228.940.7215754.9632130.67490.152902.929.1228849.0741700.58280.11284.324.3714034.875960.3140.04835.112.6415024.7461690.53280.091068.873.3614834.67730.01001.52030.018790.25180.06271.240.857462.3591240.39220.071757.65.5527298.6110560.1840.0117.170.052190.6911860.27160.05782.632.4611313.5612340.1120.0179.730.252870.9113450.1470.02216.040.684301.3514280.0940.01134.470.422520.7915660.2190.0380.520.254001.26162080.6630
