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围岩松动圈是指开挖后，围岩受力状态改变导致岩石强度下降，从而在巷道周围形成的一个松弛破碎带。其大小与围岩强度和原岩应力密切相关，是评估巷道稳定性和设计支护方案的重要依据。
围岩松动圈的形成是由于巷道开挖后，围岩受力状态由三向变为近似两向或单向，导致应力重新分布和局部集中。当应力值超过围岩强度时，围岩发生塑性变形、破碎，形成松弛破碎带，即围岩松动圈。
围岩松动圈的形成主要受围岩强度和原岩应力的影响。当原岩应力相同时，围岩强度低则松动圈大；当围岩强度相同时，原岩应力小则松动圈小。此外，节理裂隙发育程度、地下水、岩层厚度等因素也会影响其范围和程度。
除了围岩强度和原岩应力，影响围岩松动圈形成的因素还包括节理裂隙发育程度、地下水状况、岩层厚度、温度以及爆破损伤等。这些因素通过影响岩石的单轴抗压强度等力学特性，进而对围岩松动圈的范围和程度产生影响。
在影响围岩松动圈形成的因素中，自然因素包括围岩强度、原岩应力、节理裂隙发育程度、岩层厚度和温度等；人为因素主要是爆破损伤以及巷道开挖导致的地下水状况改变等。
在地下工程中，为预防和管理人为因素导致的围岩松动，可采取超前支护、注浆加固、控制爆破参数等措施。同时，加强监控量测和地质超前预报，及时发现和处理异常情况，确保施工安全。
在地下工程中，人为因素导致的围岩松动会有多种具体表现。以下是一些主要的表现：
错动松弛：在多组结构面发育的硬岩岩体中，如果开挖后围岩应力超过其屈服强度，围岩会沿已有的多组节理发生剪切错动而松弛，形成一个松动的圈层。这种松动圈本身不稳定，特别是在有地下水活动时，容易导致拱顶坍塌和边墙失稳。
剪切滑移：对于厚层状或块状结构的硬岩围岩，如果存在陡倾洞内的大型结构面（如小断层、大型节理等），这些结构面可能会控制围岩向洞内的剪切滑移。此外，固结程度较低的软弱岩体（如泥质粉砂岩、泥岩等）也可能出现塑性挤出变形。
膨胀内鼓：当围岩中含有大量膨胀矿物时，由于开挖形成的低应力区吸引高应力区的地下水转移，吸水膨胀的岩体（如膨胀岩）会发生强烈的膨胀并导致围岩内鼓变形。这可能导致洞室设计空间不足，甚至使围岩表部膨胀开裂和解体。
支护失效：如果支护措施不当或未能及时实施，人为因素（如施工过程中的爆破损伤）可能加剧围岩的松动和破坏。支护结构（如锚杆、钢支撑等）的损坏或失效也会直接导致围岩松动范围的扩大。
巷道变形：随着围岩松动的加剧，巷道可能会出现明显的变形现象，如收敛变形、底鼓等。这些变形不仅影响巷道的正常使用，还可能对工人的安全构成威胁。
为了预防和管理这些人为因素导致的围岩松动问题，需要采取一系列的技术措施和管理手段。例如，加强地质勘察和超前预报工作，制定合理的施工方案和支护参数；采用先进的爆破技术和施工工艺，减少对围岩的损伤；加强监控量测工作，及时发现和处理异常情况；以及制定应急预案和救援措施等。
为了有效预防和管理人为因素导致的围岩松动问题，在地下工程中可以采取以下措施：
一、加强超前支护与注浆加固
超前支护：针对围岩破碎的情况，可采取超前双层小导管进行超前支护，以预防顶部坍塌。同时，开挖时应预留核心土，对掌子面进行支撑和喷锚封闭，避免暴露时间过长。
注浆加固：在围岩相对薄弱地段，可增加径向小导管进行注浆加固。通过注浆提高岩体的强度和整体性，从而增强围岩的稳定性。注浆过程中应注意观察注浆压力及排浆量变化，确保注浆效果。
二、优化爆破参数与施工工艺
控制爆破损伤：采用合理的爆破参数和施工工艺，减少爆破对围岩的损伤。例如，可以采用光面爆破或预裂爆破技术，以降低爆破震动对围岩的影响。
缩短开挖与支护时间间隔：及时跟进支护工作，缩短开挖与支护的间隔时间，以减少围岩的暴露时间和变形机会。
三、加强临时支护与初期支护
临时支护：将临时支护与二次衬砌形成整体，提高支护结构的承载能力。可采用钢筋连接等方式加强临时仰拱的纵向稳定性。
初期支护：加密拱架和加强锁脚等措施，以增强初期支护的强度。同时，应确保初期支护的质量符合设计要求。
四、严格控制开挖进度与质量
缩短仰拱开挖时间：增加人员及设备投入，尽量缩短仰拱开挖至封闭成环的时间，以控制仰拱开挖对隧道变形的影响。
控制红线距离：严格控制仰拱与掌子面的距离以及二次衬砌与掌子面的距离，确保施工安全和质量。
五、加强监控量测与地质预报
监控量测：定期对围岩进行位移、应力等参数的监测和分析，及时发现和处理异常情况。通过数据分析和回归分析等方法，综合判断结构稳定性。
地质预报：做好超前地质预报工作，了解围岩的地质情况和变化趋势。根据预报结果对支护和注浆加固方案进行调整和优化。
综上所述，通过加强超前支护与注浆加固、优化爆破参数与施工工艺、加强临时支护与初期支护、严格控制开挖进度与质量以及加强监控量测与地质预报等措施，可以有效预防和管理人为因素导致的围岩松动问题。这些措施的实施将有助于保障地下工程的安全和稳定。
优化爆破参数与施工工艺是提升爆破效果、确保施工安全及效率的关键环节。以下是对这两个方面的详细探讨：
一、优化爆破参数
炸药类型与性能：根据工程特点和地质条件，选择合适的炸药类型和性能。炸药的爆速、猛度、密度等性能参数对冲孔深度有直接影响，因此需综合考虑岩石的坚固性、抗压强度等因素来选择炸药。
装药量：通过实验确定最佳的炸药单耗，避免过高的爆炸压力导致冲孔或破坏周边岩石。可以通过减少装药量或改变装药结构来实现。
炮孔设计：包括炮孔的直径、深度、间距、排距和填塞情况等。增加炮孔的排距和间距可以减少单位面积内的炮孔数量，从而降低整体装药量。同时，优化炮孔的深度和角度可以确保爆炸能量更均匀地作用于岩石。
起爆方式：使用的起爆器材和起爆顺序也会影响爆破效果。采用先进的起爆设备和技术，如遥控爆破、智能爆破等，可以提高爆破精度和安全性。
爆破网路：合理的爆破网路设计可以提高爆破效果，降低爆破震动和飞石危害。
二、优化施工工艺
钻孔技术：采用先进的钻孔设备和技术，提高钻孔质量和效率。钻孔质量的好坏直接影响到后续装药和爆破效果。
装药技术：改进装药结构，如采用空气间隔装药或孔底间隔装药，以减少炮孔底部的爆炸压力。使用混合装药，结合高爆速和低爆速炸药，以优化能量分布。
填塞技术：控制炮孔填塞长度和质量，避免爆炸气体过早泄露，提高爆炸能量的利用效率。良好的填塞可以确保爆炸能量充分作用于岩石，提高爆破效果。
起爆网络检查：在起爆前对起爆网络进行全面检查，确保各段导爆索和导爆管的连接正确无误。这可以避免因起爆网络故障导致的爆破失败或安全事故。
施工安全管理：加强施工现场的安全管理，包括设置安全警示标志、监控岗哨的设置、起爆开关管理等。同时，对施工人员进行爆破安全培训，提高他们的安全意识。
监测与调整：利用振动监测、飞石监测等技术实时监测爆破效果，并根据监测结果及时调整爆破参数。这可以确保爆破过程始终处于可控状态，提高爆破的安全性和经济性。
绿色爆破技术：采用环保炸药和优化爆破施工工艺等措施来降低环境污染。随着环保意识的增强，绿色爆破技术将成为未来的发展趋势。
综上所述，通过优化爆破参数和施工工艺，可以显着提升爆破效果、确保施工安全及效率。在实际工程中，应根据具体情况灵活应用这些措施，以达到最佳效果。
