基于岩爆碎屑研究的高楼山隧道岩爆机理分析与类型判定

在建高楼山隧道是通达陇南市及四川省九寨沟的控制性工程,项目具有“三高一大”的特点,是复杂地质条件下深埋特长公路隧道的典型代表.以现场两种岩爆类型为研究对象,通过冲击岩爆实验系统并设定不同应力路径,首先进行了岩爆实验全过程分析,而后对比研究了板裂屈曲型岩爆实验碎屑(岩爆碎屑1)、爆破冲击型岩爆实验碎屑(岩爆碎屑2)和现场收集的不知类型的岩爆碎屑(岩爆碎屑3)的质量、尺度分布及形状分形维数特征.在此基础上,结合岩爆实验图像变化过程,深化了对不同类型岩爆碎屑成因及岩爆机理的认识.结果表明:(1)板裂屈曲型岩爆和爆破冲击型岩爆区别在于破坏主导机制不同,一种为张拉破坏主导,另一种为张剪破坏主导.(2)岩爆碎屑1以中粒、条板状碎屑为主,在长度方向上更容易破碎,且质量远大于岩爆碎屑2,这与竖向应力集中形成板裂化结构的板裂屈曲型岩爆孕育机制密不可分.(3)动载的介入使得岩爆碎屑2受剪切作用明显,因而在厚度方向的破碎更容易且破碎程度更高,形成以粗粒、片状碎屑为主的碎屑,该类型碎屑在现场岩爆中由于质量较大、体积较大、弹射距离较远,因此危害性可能更大.(4)通过上述比对分析,可基本判定岩爆碎屑3对应的岩爆类型为爆破冲击型,且片状、“V”形特征碎屑为该类型岩爆特有的碎屑类型.