爆破开挖扰动下深埋隧洞围岩含水裂隙起裂机制研究

为给富水地层钻爆法施工深埋隧洞突水灾害防控提供理论支持,针对爆破开挖扰动下深埋隧洞围岩含水裂隙起裂机制,明晰爆破与开挖瞬态卸荷双重动力作用下深埋隧洞裂隙围岩物理开挖过程和力学状态调整过程,揭示爆破荷载作用过程中深埋隧洞裂隙围岩应力状态的动态调整机制,建立考虑爆破荷载与地应力瞬态卸荷双重动力耦合作用的含水裂隙及其支裂纹尖端应力强度因子计算方法,并分析裂纹面倾角、裂隙水压力、爆破强度以及地应力水平对含水裂隙支裂纹应力强度因子的影响规律。结果表明:爆破荷载作用初期含水裂隙支裂纹应力强度因子迅速增加,爆破荷载过峰值后裂纹应力强度因子快速下降;地应力卸荷强化了围岩含水裂隙的扩展能力,支裂纹应力强度因子在卸荷结束时变现出现陡增现象;含水裂隙支裂纹尖端应力强度因子随裂纹面倾角的增大而显著减小,随裂隙水压力的增加而小幅增加,地应力卸荷前支裂纹应力强度因子随爆破强度增大而明显增加;在爆破荷载快速增加阶段,支裂纹应力强度因子随地应力水平增加而减小,卸荷即将结束阶段,支裂纹应力强度因子随地应力水平增加而增大,高地应力水平的卸荷作用会显著促进围岩含水裂隙起裂扩展,加剧围岩水力破坏。