表1 巖體初始地應力的分級
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應力分級 |
最大主應力量級σm（MPa） |
巖石強度應力比(Rb/σm) |
主要現象 |
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極高地應力 |
σm≥40 |
<2 |
硬質巖：開挖過程中時有巖爆發生，有巖塊彈出，洞壁巖體發生剝離，新生裂縫多；基坑有剝離現象，成形性差；鉆孔巖芯多有餅化現象。 軟質巖：鉆孔巖芯有餅化現象，開挖過程中洞壁巖體有剝離，位移極為顯著，甚至發生大位移，持續時間長，不易成洞；基坑巖體發生卸荷回彈，出現顯著隆起或剝離，不易成形。 |
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高 地 應 力 |
20≤σm<40 |
2～4 |
硬質巖：開挖過程中可能出現巖爆，洞壁巖體有剝離和掉塊現象，新生裂縫較多；基坑時有剝離現象，成形性一般尚好；鉆孔巖芯時有餅化現象。 軟質巖：鉆孔巖芯有餅化現象，開挖過程中洞壁巖體位移顯著，持續時間較長，成洞性差；基坑發生有隆起現象，成形性較差。 |
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中等地應力 |
10≤σm<20 |
4～7 |
硬質巖：開挖過程洞壁巖體局部有剝離和掉塊現象，成洞性尚好；基坑局部有剝離現象，成形性尚好。 軟質巖：開挖過程中洞壁巖體局部有位移，成洞性尚好；基坑局部有隆起現象，成形性一般尚好。 |
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低地應力 |
σm<10 |
＞7 |
無上述現象。 |
注：表中Rb——巖石飽和單軸抗壓強度（MPa）；σm——最大主應力（MPa）
表2 巖爆烈度分級
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巖爆分級 |
主要現象 |
巖爆判別 |
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臨界埋深（m） |
巖石強度應力比Rb/σm |
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輕微巖爆 |
圍巖表層有爆裂脫落、剝離現象，內部有噼啪、撕裂聲，人耳偶然可聽到，無彈射現象；主要表現為洞頂的劈裂-松脫破壞和側壁的劈裂-松脹、隆起等。巖爆零星間斷發生，影響深度小于0.5m；對施工影響較小。 |
H≥Hcr |
4～7 |
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中等巖爆 |
圍巖爆裂脫落、剝離現象較嚴重，有少量彈射，破壞范圍明顯。有似雷管爆破的清脆爆裂聲，人耳常可聽到圍巖內的巖石的撕裂聲；有一定持續時間，影響深度0.5～1m；對施工有一定影響。 |
2～4 |
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強烈巖爆 |
圍巖大片爆裂脫落，出現強烈彈射，發生巖塊的拋射及巖粉噴射現象；有似爆破的爆裂聲，聲響強烈；持續時間長，并向圍巖深度發展，破壞范圍和塊度大，影響深度1～3m；對施工影響大。 |
1～2 |
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極強巖爆 |
圍巖大片嚴重爆裂，大塊巖片出現劇烈彈射，震動強烈，有似炮彈、悶雷聲，聲響劇烈；迅速向圍巖深部發展，破壞范圍和塊度大，影響深度大于3m；嚴重影響工程施工。 |
<1 |
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說明：本表適用于完整-較完整的中硬、堅硬巖體，且無地下水活動的地段。表中H—地下洞室埋深（m）。
Hcr=0.318Rb（1-μ）/ （3-4μ）γ
式中：Hcr—臨界埋深，即發生巖爆的最小埋深（m）；
Rb—巖石飽和單軸抗壓強度（MPa）；
μ—巖石泊松比；
γ—巖石重力密度（10kN/m3）。
巖爆是一種應變能釋放引發巖體發生破壞的一種地質災害。多發生在埋藏深、整體、干燥和地質堅硬的巖層中。在隧道開挖時圍巖形成新的臨空面,初始應力由原來的三向應力狀態變為兩向應力狀態,并在開挖壁面上局部應力集中,若局部應力達到某一臨界應力時,巖爆就發生了。因而產生爆裂松脫、剝落、彈射甚至拋擲現象的一種動力失穩地質災害。馮建軍描述了二郎山隧道巖爆特征：巖爆聲響既發生在掌子面也發生在巖體內部,輕微巖爆的聲響較為清脆,可聽到“啪、啪”“嘎、嘎”的聲響,強烈巖爆段所發出的聲響較為沉悶,像“澎、澎”的聲音并夾有“啪、啪”聲。Ⅰ級巖爆表現為爆裂脫落型，破壞形式為劈裂破壞與剪切破壞兩種；Ⅱ級巖爆表現為彈射現象。巖爆爆坑大多數呈“鍋底”形,坑邊沿多為階梯形。強烈巖爆段爆坑多為“V”形。新鮮破裂為主,少數沿原有裂隙面。爆落巖塊多呈不規則的棱塊狀,也有呈中間厚邊緣薄的橢圓狀。斷裂帶兩側或軟弱結構面附近往往形成局部應力集中區,故兩側硬巖中巖爆現象發生,而斷層帶部位一般不發生巖爆。巖爆區段一般較為干燥,有地下水出露的地方無巖爆產生。二灘水電站洞室開挖中的巖爆可以認為,巖爆的潛能是開挖時由應力重分布所產生,而被大臺階爆破和地震所觸發。徐林生對國內外巖爆研究現狀綜述表層零星間斷爆裂松動、剝落。萬姜林描述太平騷水電站引水隧洞的巖爆：從爆落的巖石尺寸和形狀看有塊、板、片和碎屑狀幾種, 巖塊和巖板尺寸較大一般可達幾十厘米至, 有一至兩組平行破裂面, 其余一組破裂面呈刀刃狀巖片一般尺寸較小, 呈中間厚、周邊薄, 斷口參差不齊。從巖爆坑的斷面形狀看, 有直角形、階梯形和鍋狀。楊天俊描述拉西瓦水電站地下硐室巖爆現象：板狀剝皮、片狀剝落,斷層帶附近巖體存在板狀劈裂現象。
這里簡單介紹一下靠近三大洞室的進廠交通洞發生巖爆的情況。2008年1月21號晚8點左右，進場交通洞在樁號0+095～0+070m段圍巖發生較大的爆裂聲音，類似放炮，并在已噴錨支護部位出現張開裂縫、錯位及伴隨混凝土掉塊發生。現場地質人員對該段進行現場查勘發現：開裂縫沿樁號0+095m右拱肩部位向上游延伸至樁號0+070m拱腳部位，裂縫張開寬度0.5～3cm左右，開裂方向基本沿洞軸線和順軸線結構面方向（軸線近EW、順軸線結構面N80°～85°E/SE∠80°～85°）。同時向現場人員了解周圍洞室開挖放炮情況，發現該段圍巖開裂聲音并不與周圍洞室開挖放炮同步發生，因此推斷周圍洞室開挖爆破影響較小，推測可能是地應力造成的巖爆現象。
2號引水隧洞下平段靠近主廠房上游邊墻一側，頂拱左側即靠河谷側發生輕微巖爆，表現為薄片狀巖體沿新鮮破壞面崩落，這是典型的高應力控制的圍巖破壞現象。與河流方向近平行的洞室，在靠河谷一側發生應力集中導致的劈裂、崩落等輕微巖爆現象在尾水洞擴散段、3號引水隧洞下平段、進廠交通洞以及過壩交通洞等完整性較好的塊狀結構巖體中也有出現，多屬于輕微-中等巖爆。
總的說來，過壩交通洞、進場交通洞、尾水洞、尾調室、主變室、廠房上1支洞、右岸導流洞都曾發生輕微巖爆現象，地下洞室中發生輕微-中等巖爆現象基本上都在玄武巖體中，集塊熔巖表現不明顯，分析主要是與集塊熔巖整體性較好有關。對巖爆的預防，在開挖過程中可采用“短進尺、多循環”的掘進方法，并利用光面爆破技術，盡量降低應力集中的發生，改善圍巖應力狀態。開挖后對開挖面多進行噴水，降低圍巖應力；在已開挖的洞壁進行支護加固，其中包括隨機錨桿的支護以及系統錨桿掛網噴混凝土支護；對已形成的危巖體進行清除后再進行支護的措施，確保的施工安全和洞壁的穩定；對于嚴重部位應采取超前打孔釋放應力。另外應加強施工中的安全監測工作，通過圍巖收斂監測、錨桿應力計及多點變位計監測等原型觀測的手段，來預測巖爆發生的可能性，從而指導開挖和支護施工，確保安全。
