岩爆分类研究

岩爆分类是岩爆预测和防治的基本依据之一。目前国内外研究者对岩爆类型的划分主要是依据岩爆破坏特征或应力作用方式而进行的，划分方案差异较大，尚未达成共识。二郎山隧道为典型实例，参照国内外100多个地下工程岩爆实例，我们提出了以高地应力是岩爆产生的能量来源为主要依据的分类方案。首先将岩爆类型划分为自重应力型、构造应力型、变异应力型和综合应力型四大类；然后依据具体应力条件，并结合岩爆特点等内容，再将岩爆划分成八个亚类(表6-9)。

表6-9 岩爆类型划分方案　Tab.6-9 Classification of rock burst(Xu Linsheng and Wang Lansheng，2001)

续表

注：1.γ为岩石容量；h为埋深；μ为岩石泊松比；R_b为岩石单轴抗压强度。2.岩爆临界深度(H_cr)据侯发亮计算公式。

(据徐林生，1999；徐林生、王兰生，2001)

6.6.1 自重应力型(Ⅰ)

与谭以安划分的“垂直应力型”基本相同。该类岩爆主要发生在地壳中水平构造作用轻微，以重力作用为主，积累了大量弹性应变能的地区。这类岩爆主要受自重应力控制，多发生在一定埋深条件下，岩爆强度、发生次数等一般随埋深增大而增加。根据具体应力条件又可以分为两个亚类。Ⅰ-1：垂直应力σ_V=γh(γ为岩石容重，h为埋深)，σ_H/σ_V一般小于0.5(σ_H为水平应力)。Ⅰ-2：σ_V≠γh，它是由于急剧抬升，并经快速侵蚀夷平作用，使得原处于地下深处的岩层埋深变浅，而由于地层的粘弹效应，原岩应力来不及释放而残余下来，造成异常高的垂直应力。

6.6.2 构造应力型(Ⅱ)

这类岩爆主要受构造应力控制，可以分为三个亚类。Ⅱ-1：岩爆主要发生在最大主应力近于水平的高地应力区和地壳中构造应力较为集中的部位(如褶皱翼部等)，在水平构造应力长期作用下，岩体内储存了足以导致岩爆的弹性应变能；一般σ_H/σ_V＞1.2，σ_H与水平面夹角多小于20°，重力和地形对该亚类岩爆影响不明显，因而无统一的岩爆临界深度。Ⅱ-2(断层错动引起的岩爆)：当开挖靠近断层，特别是从断层底下通过时，工程开挖使作用于断层面上的正应力减小，从而使沿断层面的摩擦阻力降低，引起断层局部突然重新活动，形成岩爆，并常造成地震，该亚类岩爆一般多发生在构造活动区埋深较大的地下工程中，破坏性大。Ⅱ-3：岩爆主要发生在距断裂构造(带)一定距离范围内的局部构造应力增高区，它是由于断裂构造活动导致局部岩体发生松弛，造成了局部应力降低带，其应力向断裂构造(带)两侧一定范围内的围岩中转移，从而造成了该类局部构造应力增高区。

6.6.3 变异应力型(Ⅲ)

岩浆侵入体可以对围岩在垂直其接触面的方向上造成很大的压应力，从而可以形成高变异应力区。云南冬瓜林金矿山一条运输坑道内发生的岩爆为一典型实例(图6-17)，一条侵入石炭系灰岩内的喜马拉雅期煌斑岩脉，在其接触面附近形成局部高变异应力区，在运输坑道掘进过程中，在紧邻煌斑岩脉的硐壁上发生了岩爆。

图6-17 云南冬瓜林金矿运输坑道中的岩爆与煌斑岩脉引起的变异应力的关系

Fig.6-17 The relationship between the rock burst of transport tunnel and the stress caused by porphyry veins，Donggualin mine，Yunnan

6.6.4 综合应力型(Ⅳ)

综合应力型系自重应力、构造应力和残余应力等联合作用的结果。这类岩爆总体上可以归纳为两个亚类。Ⅳ-1：主要发生在深山区、峡谷两岸及谷底等形成的高地应力区，最大主应力与水平面夹角多介于20°～70°之间；由于上述应力的作用方式、大小及其组合关系较为复杂，故该亚类岩爆破坏形式多种多样，岩爆强烈程度差异悬殊，产生岩爆的深度也相差甚大。Ⅳ-2：主要发生在综合应力作用条件下由岩性软硬条件所造成的局部应力集中区，当开挖至岩性软硬变化部位时，该亚类岩爆多发生在硬脆性夹层侧，究其成因系邻近软岩的硬脆性夹层由于前者应力调整而出现局部应力增高现象所致。

二郎山公路隧道总体上处于以构造应力和自重应力为主的联合作用条件下，但NW向F₅、F₆断层两侧和产状为N40°～60°W/NE∠60°～85°的张扭性陡倾裂密带(断裂)构造发育的硐段，构造应力作用也较为明显。故据此划分方案，岩爆类型以综合应力型(Ⅳ)中的Ⅳ-1亚类为主，部分岩爆类型也分属Ⅳ-2 亚类和构造应力型(Ⅱ)中的Ⅱ-3亚类。