【摘要】針對(duì)下坂地水利樞紐工程引水發(fā)電洞項(xiàng)目開挖過程中解決巖爆問題有效應(yīng)對(duì)方法，結(jié)合工程實(shí)例，在簡(jiǎn)要闡述引水發(fā)電洞項(xiàng)目開挖過程中巖爆現(xiàn)象的基礎(chǔ)上，引發(fā)巖爆的機(jī)理，并提出應(yīng)對(duì)方法，希望對(duì)相關(guān)單位有一定幫助。

【關(guān)鍵詞】下坂地水利樞紐工程；引水發(fā)電洞項(xiàng)目；巖爆；應(yīng)對(duì)方法

引言：

巖爆問題是下坂地水利樞紐工程引水發(fā)電洞項(xiàng)目開挖過程中遇到的主要問題之一，也是地下工程施工的地質(zhì)災(zāi)害，具有極強(qiáng)的破壞性，一旦發(fā)生巖爆問題，輕則影響施工的安全性和建筑物的穩(wěn)定性，重則引發(fā)巨大的工程事故。因此，本文基于實(shí)際案例，對(duì)下坂地水利樞紐工程引水發(fā)電洞項(xiàng)目開挖過程中解決巖爆問題有效應(yīng)對(duì)方法做了如下分析。

1、工程概述

下坂地水利樞紐工程是新疆地區(qū)近期治理的重點(diǎn)山區(qū)水利工程，是一項(xiàng)集生態(tài)補(bǔ)水、春旱灌溉、發(fā)電為一體的綜合性水利樞紐工程，總庫(kù)容為8.67億立方米，調(diào)節(jié)庫(kù)容為6.93億立方米?？傃b機(jī)為150MW， 年發(fā)電量為4.644億KW·h。在引水發(fā)電洞項(xiàng)目開挖過程中可能發(fā)生中巖爆甚至嚴(yán)重巖爆問題，采取有效的應(yīng)對(duì)措施。

2、引水發(fā)電洞工程洞身洞挖巖爆現(xiàn)象

下坂地水利樞紐工程中引水隧洞主要位于河道左岸，總長(zhǎng)度為4661.88m，為提高施工效率，分兩個(gè)部位同時(shí)進(jìn)行。隧洞圍巖主要由Ⅱ類圍巖和Ⅲ圍巖共同組成，最大埋深為1400m，引水發(fā)電洞的進(jìn)口為位于下坂地水利樞紐工程左岸上游約240m的位置，進(jìn)口底板的高程為2905m，引水發(fā)電洞的直徑為5.2m，總長(zhǎng)度為4614.87m，設(shè)計(jì)最大流量為89.69m3/s，總體位于元古界第一巖性段的焦山黑云二長(zhǎng)片麻巖及華力西期的片麻狀黑云斜長(zhǎng)花崗巖中，如果不進(jìn)行科學(xué)合理的控制，就會(huì)引發(fā)嚴(yán)重的巖爆問題[1]。

3、巖爆發(fā)生機(jī)制

巖爆是引水發(fā)電洞項(xiàng)目開挖過程中容易發(fā)生的問題，主要發(fā)生在具有大量彈性應(yīng)變儲(chǔ)備的硬質(zhì)脆性巖體中，在此類巖性隧道開挖過程中，需要先卸除徑向約束力，進(jìn)一步增加了環(huán)向應(yīng)力，隨著隧洞開挖的進(jìn)行，能量會(huì)進(jìn)一步集中，當(dāng)能量集中到一定程度以后，就會(huì)引發(fā)突發(fā)性的脹剪脆性破壞。其中彈性應(yīng)能量可以隨著聲響和震動(dòng)得到消耗，剩余的能量就可以轉(zhuǎn)化動(dòng)能，從而影響來圍巖的穩(wěn)定性。導(dǎo)致巖片發(fā)生脫離，產(chǎn)生快速劈裂、剪折、彈射等動(dòng)力損壞現(xiàn)象。

通常情況下，巖爆的發(fā)生是由開展隧洞施工中引發(fā)并伴隨震動(dòng)和彈性性能猛烈釋放的巖體結(jié)構(gòu)所破壞的過程。主要原因隧洞在施工過程中會(huì)對(duì)周圍原始的應(yīng)力場(chǎng)造成不同程度的擾動(dòng)。當(dāng)產(chǎn)生的應(yīng)力達(dá)到圍巖介質(zhì)破壞的臨界點(diǎn)時(shí)，在外界因素的干擾下，比如：振動(dòng)、爆破應(yīng)力波等，就會(huì)導(dǎo)致圍巖產(chǎn)生劇烈破壞。因此，巖爆的特性主要體現(xiàn)在其可能發(fā)生過程是動(dòng)態(tài)的，從靜態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槭シ€(wěn)定，再到失穩(wěn)的過程，也是隧洞巖體結(jié)構(gòu)在靜態(tài)應(yīng)力條件下，逐漸失去穩(wěn)定性的結(jié)果。

4、引水發(fā)電洞項(xiàng)目開挖過程中解決巖爆問題有效應(yīng)對(duì)方法

4.1改善圍巖應(yīng)力

此種巖爆處理措施的主要原理是降低圍的應(yīng)力，把圍巖的應(yīng)力控制在圍巖強(qiáng)度之下，從而避免巖爆問題的發(fā)生。具體措施為：第一，在引水發(fā)電洞項(xiàng)目開挖爆破過程中，要采用“短進(jìn)尺、多循環(huán)”的光明爆破技術(shù)，最大限度上降低爆破對(duì)周圍巖體的擾動(dòng)，從而達(dá)到改善圍巖的目的；第二，采用應(yīng)力消除法，在巖爆發(fā)生斷面，利用現(xiàn)有鉆孔臺(tái)車作為安全架，在臺(tái)車內(nèi)部用水鉆向邊墻及頂拱鉆應(yīng)力釋放孔，孔深3m，間距1.5mX1.5m，梅花形布置，用以釋放應(yīng)力。

4.2改善圍巖性質(zhì)

在下坂地水利樞紐工程引水發(fā)電洞項(xiàng)目開挖過程中，采用了對(duì)地面工作面附近巖壁噴水的方法來促進(jìn)圍巖軟化，從而達(dá)到緩減巖爆程度的目的。比如：用水來沖刷作業(yè)面，常壓下水的定壓比熱為4.2kJ/KG.K，可以有效達(dá)到圍巖降溫的目的，同時(shí)用引風(fēng)機(jī)進(jìn)行吹風(fēng)，以加強(qiáng)掌子面空氣對(duì)流，從而達(dá)到釋放應(yīng)力的目的。而在高應(yīng)力區(qū)域，要采用光爆孔向巖體注水的方法，可以有效降低圍巖的強(qiáng)度和彈性模量，以提高巖石塑化變形的能力。

4.3加強(qiáng)支護(hù)和超前支護(hù)加固

主要作用是改善掌子面和洞段的應(yīng)力狀態(tài)，加強(qiáng)支護(hù)的作用主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面：一方面可以改變應(yīng)力大小分布情況，另一方面可以措施洞壁從單維應(yīng)力演變?yōu)槿S應(yīng)力。常用的方法有鋼筋錨桿支護(hù)、錨噴混凝土支護(hù)、鋼支撐、二次襯砌等。比如：應(yīng)力釋放孔注入直徑為25mm的鋼筋錨桿，單根長(zhǎng)3.1m，進(jìn)入巖體3m，如果巖爆相對(duì)比較平緩，就應(yīng)當(dāng)采用直徑為6mm的鋼筋網(wǎng)，間距控制在0.2mX0.2m，并和已經(jīng)注入的鋼筋錨桿焊接加固，如果圍巖失穩(wěn)比較嚴(yán)重，可采用5cm厚C20的混凝土封閉巖爆卸載荷裂隙面[2]。

4.4合理應(yīng)用巖壁切槽技術(shù)

當(dāng)巖爆問題已經(jīng)發(fā)生以后，要采用在巖壁切槽的方法來釋放應(yīng)力，以達(dá)到降低巖爆危害的強(qiáng)度。在巖爆地區(qū)進(jìn)行施工時(shí)，要對(duì)施工人員和相關(guān)的設(shè)備進(jìn)行科學(xué)合理的防護(hù)，以期最大限度上保證施工的安全性。

5、取得的效果

經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)觀察以后，發(fā)現(xiàn)上述四項(xiàng)措施都取得了相應(yīng)成效，很大程度上縮短了巖爆釋應(yīng)力時(shí)間，減少了安全要隱患的發(fā)生，在有效保證施工安全的前提下，保證了工程施工的質(zhì)量都會(huì)進(jìn)度，為該項(xiàng)目按時(shí)完工奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

6、結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，本文結(jié)合實(shí)例，深入分析了下坂地水利樞紐工程引水發(fā)電洞項(xiàng)目開挖過程中解決巖爆問題有效應(yīng)對(duì)方法，得出以下幾點(diǎn)結(jié)論：

（1）引水發(fā)電洞項(xiàng)目開挖過程中巖爆問題是最常見的，也是危害最大安全事故問題，需要采用科學(xué)合理的方式，才能滿足實(shí)際施工的具體需求。

（2）導(dǎo)致巖爆問題法的主要機(jī)理是隧洞在施工過程中會(huì)對(duì)周圍原始的應(yīng)力場(chǎng)造成不同程度的擾動(dòng)。當(dāng)產(chǎn)生的應(yīng)力達(dá)到圍巖介質(zhì)破壞的臨界點(diǎn)時(shí)，就引發(fā)了巖爆問題。

（3）解決巖爆問題需要從改變圍巖應(yīng)力、性質(zhì)、加強(qiáng)支護(hù)等多方面入手，才能滿足具體工程需求。

參考文獻(xiàn)：

[1]吳中波.下坂地水利樞紐工程引水發(fā)電洞巖爆及施工技術(shù)處理措施[J].水能經(jīng)濟(jì)，2016（3）：227-228.

[2]韓冬.下坂地引水洞施工中的巖爆與地下水問題處理研究[J].黑龍江水利科技，2014（9）：160-161.