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层状围岩对隧洞爆破开挖时超欠挖的影响

隧道开挖的时候会出现很多超欠挖的情况，这个问题也一直成为施工單位施

工过程中的一个难题，不但让隧道施工的造价提高，出现一定的经济损失，还会

让后期施工的难度进一步加大，如果没有妥善处理围岩隧洞，还会导致隧洞出现

大面积坍塌的问题，严重影响工程施工质量，给工程施工造成很大的安全隐患，

爆破的过程中如果没有办法很好的对超欠挖所造成的影响进行控制，还会让施工

单位的经济效益下降，让资金成本增加，本文对层状围岩对隧道爆破开挖时超欠

挖的影响进行分析，以供参考。标签：层状围岩；隧洞爆破；超欠挖；影响1、

层状结构对爆破的影响分析围岩的角度，把爆破之后的药包分成两部分，在药包

附近的岩石在爆破压力的作用下被炸得粉碎爆破，压力条件下岩石的质点会出现

压缩，应力向外偏移。由于岩石的拉力强度和抗压强度相比比较小，所以在岩石

被拉断的条件下，在附近会出现很多的裂缝，直到抗拉力超过应力为止，如果爆

炸气温的压力和温度下降时，就会将弹性释放出来。出现质点偏移的情况，爆破

气体膨胀的条件下，岩石就会被大量抛出而出现爆破斗。1.1对爆破应力的影响

在围岩中出现爆破后，应力就会在岩体当中进行传播，但是在岩石当中传播的过

程中，无法越过有空气存在的缝隙，只能将其绕过，因为爆破之后应力传播的过

程中，应力相对复杂，造成夹层产生的影响无法分析。1.2对爆破气体的影响层

状围岩爆破的过程中，因为其侧面具有不同的结构，在爆破的时候，气体产生外

溢而导致爆破的能量无法集中而造成爆破位置出现不均匀能量分布等情况，与此

同时，侧面还会出现应力波折射的问题，而造成岩层出现损坏或者变形。2、超

欠挖的形成因素2.1爆破的方法及参数在爆破的过程中，一定要控制炮眼的数量

和类型，在施工的时候泡眼比较多，如果没有办法合理控制其间隔和数量，就会

造成超欠挖等情况的出现，炮眼的位置一定要精准，由于施工过程中由于施工水

平不高而出现局限性。在隧道开挖的时候，布眼没有办法严格按照要求来进行布

眼，尤其是在其间隔和数量分布情况方面，所以导致大量超欠挖等情况的出现。

2.2层状围岩的层理分布如果围岩表面产生和泡孔方向夹角很小的水平或竖

直层理的出现，由于夹角的条件，就会造成钻杆外插角产生较大改变，水平围岩

容易出现门框形变等情况，而竖向倾斜岩层就可能会造成拱脚处出现超欠挖的问

题，分布层理不同还会导致局部出现超欠挖等情况。2.3测量带来的误差当前隧

洞控制开挖断面的测量方法越来越多，一般的人工测量很容易出现一定的误差，

这就需要施工人员任以认真负责的态度，严谨认真地进行测量，防止产生大量误

差给后期施工产生较大的麻烦。3、层状围岩对隧洞爆破开挖时超欠挖的影响3.1

工程概况某水电站当中引水系统斜井段的角度为60度，总斜长达到了656米。

为了更好的进行施工，将斜长分成三段，用水平段进行连接，在开挖的过程中，

斜井段上覆岩体厚度达到100至600米之间，开挖洞径控制在4.2米，本文对掌

子面进行研究，模型取的尺寸控制在20米*10米*10米。掌子面是一个对侧面，

所以需要进行对称约束，其他围岩附近没有产生反射性边界条件。因为爆破过程

中具有对称性，所以本次研究只研究半个模型来计算校核。3.2计算结果对比掌

子面前方5到20米的洞轴线，水平振动情况如图1所示，掌子面前后方五米处

的水平位移情况如图2所示。掌子面后方五米以及前方的单元垂直位移情况如图

3所示。方以及掌子面的前方大约1.5m的地方的最大主应力图。因为隧洞的开

挖半径达到了2.1m，开挖的进尺也达到了2m，因此在层状围岩隧洞的掌子面

上部大约1.5m的隧洞边壁位置，和开挖方向距离1.5m出现了大约一个进尺的

长度。这个主应力图主要体现的是在爆破结束之后在隧洞内部当中的主应力，能

够具体分析其主应力的大小看出被爆破岩体的拉力情况和爆破力的大小。在图中

A和B主要表示的是掌子面的右侧位置以及距离上方大约5m的位置的情况。

图5表现的是经过现场测量之后获取的隧洞轮廓情况。3.3结论分析图1可以

清楚的看出，完整花岗岩隧洞和层状围岩隧洞的同一位置隧洞中，如果岩层相对

较好，也就是完整花岗岩隧洞和岩性较差的隧洞也就是层状围岩隧洞相比，发生

质点振动的情况更快，而且更好的能够达到质点振动峰值，振动波一般在岩石岩

性较好的条件下，传播的速度更快。分析图2以及图3，可以发现岩洞的同一部

位中，如果岩性比较好的隧洞，也就是完整花岗岩隧洞和岩性较差的隧洞，也就

是层状围岩