深部巷道围岩变形破坏的理论和试验研究

• 作 者: 赵健莉
• 出 处: 华侨大学
• 发表日期: 2004年期
• 关键词: 巷道 变形 破坏 理论 试验

在深部巷道施工过程中,围岩的变形和破坏往往造成非常大的财产和人员损失,同时影响施工进程,研究深部围岩的变形和破坏对于预防深部巷道灾害起到一定的借鉴作用。深部巷道开挖后围岩会在其形成的二次应力下发生变形破坏,同时围岩受到爆破和机械扰动等动力作用,动力会诱发深部巷道围岩发生动力变形破坏。但是目前就围岩开挖后的变形破坏研究仍然不够深入,略显匮乏。因此本文以深部巷道围岩的变形破坏为研究对象,以理论解析和试验手段相结合的方法,对深部围岩在开挖后的在静力和动力条件下的变形破坏情况进行分析。本文的研究工作和成果如下:(1)本文采用理论解析的方法研究了围岩在静力和动力条件下的破坏和变形机制,并且设计模型试验可以更好的观察围岩在不同地应力下受爆破动力扰动后的变形破坏现象。(2)结合突变理论研究了围岩在静力作用下的破坏机制,围岩发生静态破坏需要其所受静力大于一定的值,否则围岩不会在隧道开挖后立即发生破坏,而是随时间发生蠕变,在蠕变过程中产生较大变形,这个最终变形量随围岩所受静力和弹性模量的增大而增大。(3)动力作用会诱发围岩产生较大的变形破坏,并在动力作用下发生动力变形破坏。动力的加载速度越大,围岩的动力承载力越大,也需要较大的动力发生动力破坏,相反巷道开挖后所受静力越大围岩便可以在较小的动载荷下发生变形破坏。(4)模型箱试验中对围岩进行分级加压,并在每一级加压稳定后进行数次爆破。受加压后爆破扰动影响,受爆破影响大的围岩在地应力下位移明显大于受爆破影响小的围岩,且布点时,多布点一侧的位移明显小于布单点一侧的位移,表明隧洞开挖后进行及时支护可以有效控制围岩变形。深部围岩开挖后,在高地应力下,洞顶受拉,易发生拉裂变形破坏,洞顶围岩产生较大变形并拉裂掉落,洞壁受压,易发生压裂破坏,这是一种完整脆性岩石的变形破坏方式。隧洞受力过程中,洞顶的水平应变大于竖直应变,洞壁的竖直应变大于水平应变,因此围岩的这种变形破坏是隧洞围岩应变朝一个方向发展的结果。