摘要：基于深部巖體隧洞不同開挖方式下的巖爆現場情況及微震監測數據，確立了最大能量微震事件巖爆發生時間、等級的判定標準。在此基礎上，對深埋隧洞即時型巖爆的孕育及發生過程進行了研究，結果表明： 即時型巖爆孕育過程中圍巖巖體處于破壞加速集聚并不斷擴展的過程，此過程中微震事件數量不斷增加、能量參數不斷增大，當巖爆發生時達到最大值； TBM 開挖過程可近似為準靜態卸荷，受到開挖方式的影響其裂隙擴展范圍相對較小，圍巖承載力也較強； 而鉆爆法開挖是初始應力的動態卸荷，爆破沖擊荷載造成的裂隙擴展范圍較大，同時其圍巖儲能能力相對較差。

關鍵詞：深埋隧洞； 微震事件； 即時型巖爆； TBM; 鉆爆法。

深部巖體隧洞開挖過程中，圍巖應力的分布特征與開挖方式之間具有密切的關系。Abuov 等[1]的研究成果表明，鉆爆法開挖會在掌子面附近的圍巖中激發應力波，同時造成圍巖巖體的損傷，在炸藥爆破荷載的作用下其初始應力屬于高速的動態卸載過程； Cai[2]經研究發現，當深部巖體隧洞爆破開挖時，瞬時（ 爆破作用） 開挖會導致隧洞圍巖邊界上不平衡力的大量分布，進而導致部分圍巖應變能轉化為巖體動能，需要一段時間的應力調整才能使其耗散； 盧文波等[3]指出，中、高地應力條件下爆破開挖所產生應力波是導致圍巖開挖松動現象產生的主要原因； 嚴鵬等[4]運用 Laplace 變換的計算方法，推導出了基于彈性本構模型的全斷面爆破開挖方式下隧洞圍巖應力調整的解析解，其研究成果表明，對于 TBM（ 準靜態卸載過程） 和鉆爆開挖過程（ 動態卸載過程） ,隧洞圍巖經歷兩種截然不同的應力調整路徑。綜上所述，鉆爆法與 TBM 兩種不同開挖方式下隧洞圍巖應力的調整方式截然不同，因此其微震活動性也應該表現出不同的特征。

從已有文獻來看，在針對巖爆孕育過程方面的研究中，未考慮到開挖方式的影響。深埋隧洞施工過程主要有鉆爆法及 TBM 兩種開挖方式，不同開挖方式下在微震監測方法、掌子面的應力路徑及彈性應變能釋放方式等方面都具有顯著區別[5-6].本文運用微震監測的研究手段，基于錦屏二級水電站不同開挖方式下的巖爆典型案例，對其孕育及發生過程中圍巖裂隙的演化規律及擴展機制進行了對比分析，其研究結果可為深埋隧洞不同開挖方式下巖爆風險的控制提供依據。

1 工程概述。

錦屏二級水電站（ 如圖 1 所示） 位于中國四川省涼山彝族自治州境內的雅礱大河彎處的干流上。利用雅礱江大河彎處 288 m 的天然落差，裁彎取直鑿洞引水發電。該水電站的裝機容量為 24 800 MW,單機容量為 600 MW,平均發電量 242. 3 億 kW·h,確保輸出力1 972 MW,年利用時間超過 5 048 h,它是雅礱江上水頭最高、裝機容量最大的引水發電站，屬于雅礱江梯級開挖中的骨干水電站。工程樞紐主要由首部抵閘、引水系統以及尾部地下廠房 3 部分組成。水電站深埋隧道圍巖以Ⅱ，Ⅲ類大理巖為主，巖石堅硬完整致密，少有結構面發育，單軸抗壓強度為 55~114 MPa,彈性模量為25 ~ 40 GPa,變形模量為 8 ~ 16 GPa.施工過程中發生規模不等的巖爆數百次，巖爆發生區占隧洞總長的18. 68%,累計長度達 8 km 以上，對施工進度及工程安全造成了巨大影響。本研究根據巖爆發生時所發出的聲響級別、爆坑斷面尺寸及其孕育過程中的破壞特征，將巖爆劃分為輕微、中等、強烈 3 個級別，具體劃分標準詳見文獻[7].依據上述標準縱觀整個引水隧洞的開挖過程，輕微~中等巖爆區域累計長度達 6 km,強烈的達到 2 km 以上。運用南非 ISS 監測系統，對錦屏二級水電站深埋隧洞鉆爆法及 TBM 兩種不同開挖方式下的整個開挖過程展開連續性微震實時監測研究。
2 巖爆孕育過程的微震特征分析。

2. 1 微震事件的評價指標。

巖石破裂過程中會以彈性波的形式向外輻射能量，理論上每一個破裂產生時都會向外界輻射彈性波，即為一個微震事件。微震監測過程中獲得的微震事件主要有以下兩方面評價參數：