引汉济渭工程是陕西省的“南水北调”工程,目的为解决关中地区渭河沿岸部分城市水资源短缺问题。秦岭输水隧洞为调水工程三大组成部分之一,首次从底部横穿秦岭,全长81.77 km,穿越秦岭主脊段长约39 km,最大埋深约2000 m。输水隧洞地应力高、开挖扰动强、地质条件复杂,开挖过程中岩爆灾害频繁,严重威胁施工人员人身和设备财产安全,岩爆已成为制约秦岭输水隧洞安全高效开挖的瓶颈问题。岩爆是岩体渐进破坏的过程,微震监测技术能捕捉围岩的微破裂,计算微震事件发生的时间、位置和能量等震源参数,通过分析大量微震事件震源参数的演化特征,可评估岩体损伤状态,进而预测岩爆。本文以微震监测和RFPA数值模拟为主要技术手段,揭示了秦岭输水隧洞岩爆的发生规律,以及岩爆孕育过程中微震事件的时空分布、微震序列和能量释放特征;研究了岩爆孕育过程中微震活动的频谱变化规律,以及岩爆波形的时频和能量特征;模拟了不同尺度结构面破裂可能诱发岩爆的作用机制;提出了洞周隐伏结构面的识别和验证方法,并给出基于定量地震学统计参数的结构面型岩爆前兆信息;评价了能量释放技术在岩爆防控工程应用的效果。研究为引汉济渭工程及其他工程深埋隧洞岩爆的监测、分析、预警和防控提供技术参考,取得主要研究成果如下:(1)根据秦岭输水隧洞的工程布置、地质条件和施工特点,构建可移动式微震监测系统,实现对掌子面开挖卸荷诱发围岩微破裂的实时和连续监测,通过人工敲击试验校正应力波波速,结合快速傅里叶变换在时域和频域对几种常见的震动信号进行波形分析,准确识别有效微震事件,提高围岩稳定性评估和岩爆预测预报的准确性。(2)揭示了秦岭输水隧洞3号洞K33+873.3-K36+979.6洞段298次岩爆的发生规律,分析了沿隧洞轴向和洞周岩爆密集区的成因;基于大量岩爆和微震监测数据,研究了岩爆孕育过程中微震事件的时空分布及其演化规律和微震序列类型,定量分析了不同等级岩爆对应微震事件的能量释放特征,为现场岩爆等级预测提供参考依据。(3)采用快速傅里叶变换和S变换研究了秦岭输水隧洞3号洞连续两次岩爆孕育过程中微震活动的幅频和时频变化规律,寻求岩爆发生的频域前兆信息;根据所选3号洞89次岩爆波形的时频特征,将岩爆波形划分为持续型、单震型和多震型,并运用S变换的逆变换重构岩爆波形信号,研究了不同类型岩爆波形的能量分布特征。(4)采用RFPA软件模拟了不同力学性质大尺度结构面滑移和包含锁固段结构面破裂过程能量释放特征及可能诱发岩爆灾害的机制;将静态载荷和动态扰动作用下围岩的破裂视作一个完整过程,运用RFPA动-静组合版研究了不同位置和产状的洞周结构面对隧洞围岩破坏失稳的作用机制。(5)结构面对岩爆的发生和强度具有重要的控制作用,结构面型岩爆的孕育过程和前兆信息也区别于应变型岩爆。根据秦岭输水隧洞4号支洞大量微震事件在左侧边墙的异常集聚推测隐伏结构面的存在,通过掌子面揭露的照片和微震事件的S波与P波释放能量比值(ES/EP)进行验证;采用每天微震事件个数、平均能量水平(AEL)、能量指数(EI)和事件密度云图结合SSS原理(应力累积、应力释放和应力转移)研究了 3次连续强烈岩爆的孕育过程;以定量地震学统计参数b值为预警指标,分析3次连续强烈岩爆孕育过程中微震活动b值的变化规律,给出结构面型岩爆的前兆信息。(6)研究了秦岭输水隧洞4号支洞和4号洞施工过程中采用钻孔应力解除爆破和洞周径向应力释放钻孔措施主动防控岩爆的工程实践,通过分析现场试验前后围岩微震事件的空间分布和释放能量变化规律评价能量释放技术在岩爆防控中的工程应用效果。