“泛亚铁路网”、“川藏铁路”、“川藏高速公路”和“南水北调”等西部重大工程的相继启动和实施,带动了我国西部地区大型工程项目以前所未有的速度蓬勃发展,涌现出大量深埋长大隧道工程。然而,我国西部地区独特的地质背景条件,往往使重大工程建设处于非常复杂和脆弱的地质环境中。岩爆过程大都具有突发性、猛烈性,强烈岩爆时,大量碎石高速抛出或者伴随巨石抛出,往往给工作人员和设备安全带来严重威胁,己成为我国未来深埋地下工程建设中一大技术屏障。本文在前人关于岩爆问题的研究基础上,结合桃巴高速米仓山隧道出口段开挖过程中的岩爆问题,应用微震监测系统和神经网络相结合的方法对岩爆进行预警,所做的主要工作及研究结果包括:(1)根据现场施工情况和施工工艺,建立了适宜于米仓山隧道的公路隧道微震监测方案,通过对提出的6种不同传感器布置阵列进行对比分析,探究每种传感器布置阵列的事件定位与实际爆破位置的误差,最后得出双洞布置9个传感器的布置方案的定位误差最小,将此方案用于后续开挖阶段微震监测,定位精度达到20m。(2)本文采用了新的波速确定方法,即通过微震监测系统自身的软件设定,根据已知爆破点坐标、传感器坐标以及P波到时的波速反算方法来确定波速,其简洁性与迅速性特别适用于随着掌子面不断推进的公路隧道开挖微震监测。通过对比不同波形到时拾取方案对微震监测结果定位精度的影响,得到采用P波到时拾取和S波到时拾取的定位误差要小于单独使用P波到时拾取的定位误差。(3)建立了米仓山隧道微震信号数据库,并将隧道所监测到的微震信号大致分为三大类:开挖爆破、岩体微破裂、机械作业和噪音事件。同时,分别从微震信号的波形特点、时空特征和幅频分析等几个方面对三类微震信号分别进行了分析与辨认,提高了现场微震监测的准确度。(4)通过分析微震活动特征、现场地质条件和现场岩爆情况三者的关系,发现当岩体较完整、岩石坚硬、地下水不发育时且处于高地应力条件下时,受人工开挖扰动的影响,岩体内部的微破裂活动较剧烈,微震事件频繁发生,这种区域通常是岩爆发生的危险区段。(5)通过分析微震活动的时间空间分布规律和岩爆情况的关系,发现当微震事件数异常增大或者微震事件急剧增加且有聚集趋势时,事件数增大的时间即为临近岩爆发生的时间段,微震事件聚集位置即为岩爆发生的高风险区域。(6)通过分析微震震源参数在岩爆前后的变化规律,发现当微震能量对数增加、微震事件最大震级数偏高或者累计视体积的陡增和能量指数的骤降都是发生岩爆的预兆,通过对这些参数的变化趋势进行绘图分析,有利于对现场的岩爆预警进行定性分析。(7)通过对搜集到的微震信号进行解译和处理,得到众多反映围岩内部破裂源的破裂发展信息,如微震事件数、微震能量、地震矩、视体积等。再根据岩爆前三天的综合微震信息,建立了基于微震监测的岩爆神经网络预警模型,为现场的后续阶段施工提供了岩爆预警的指导。