高地应力隧道滞后型岩爆时空特征影响因素

木匪岭隧道滞后型岩爆频发,对于其时空破坏特征影响因素研究不足。本文基于现场岩爆统计资料和地应力测试,阐释了滞后型岩爆时空分布特征和主要诱因。通过有限差分软件计算并总结了不同影响因素下滞后型岩爆作用规律。结果表明:滞后型岩爆约占所有统计岩爆的13%,以中等烈度为主,且具有明显的时空破坏特征。水平向高地应力作用下洞周局部应变能密度较大,加之围岩局部节理裂隙较发育,容易诱发岩爆。随着水平向构造应力逐渐提高,滞后型岩爆发生的可能性显著增加,且呈现向突变型岩爆转变的趋势。应力释放系数较小或较大都会导致岩爆的发生,建议围岩应力释放系数在30%~60%时进行初期支护,以有效抑制滞后型岩爆的发生。研究结果可为预测和抑制滞后型岩爆发生提供依据。

高地应力水平岩层隧道滞后型岩爆时空倾向性机制分析

浙江杭温水平岩层隧道内滞后型岩爆频发,但目前对于其孕育机理和时空倾向性研究不足。故采用有限差分软件,通过地应力测试和统计现场岩爆资料的方法,研究分析滞后型岩爆时空特征机制。结果表明:①滞后型岩爆具有明显的时空倾向性特征。近70%的滞后型岩爆时间上发生在该区开挖6~30 d,空间上滞后于掌子面30~100 m之间;且多发生中等岩爆,岩爆等级及可能性随时空变化呈现倒“V”形趋势。②硬岩在高地应力环境中具有明显的延性与时效变形特征;在卸荷条件下,应力释放率的逐渐增加是诱发滞后型岩爆的最主要因素。③开挖一定距离后,隧道周边不同位置处都出现应变能突变,且保持较高的应变能密度,易发生等级较高的岩爆。上述结果为以后预测滞后型岩爆和施加相应支护措施提供了依据。

滞后型岩爆孕育过程的围岩时效变形

以隧洞围岩的时效变形诱发滞后型岩爆为核心,围绕隧洞围岩的时效变形特性进行声发射辅助岩石三轴蠕变实验和现场微破裂监测实践。研究隧洞围岩在蠕变过程中的微破裂前兆及其时空演化规律,根据卸荷蠕变变形损伤演化规律及蠕变率随时间的发展阶段特征,构建高应力作用下岩体蠕变损伤模型。建立微震活动信息与物理、力学参数变化之间的联系,应用大规模数值分析方法进行不同偏应力作用下隧洞围岩的流变失稳研究。结果表明:深埋岩体隧洞中,岩爆的时间、空间、强度等分布存在较明显的规律性,岩爆发生之前普遍存在一个孕育过程,并伴随着大量微破裂的产生和微震能量的释放(微震前兆),微震活动对岩爆事件普遍具有时间优先性和空间一致性,可利用其指导安全施工,从而为滞后型岩爆预测和安全施工提供新的研究思路。

粘弹性顶板岩层下煤柱岩爆的尖点突变与滞后

本文针对粘弹性顶板下煤柱岩爆问题建立了一个简单力学模型；用尖点突变理论讨论了岩爆的非稳定机制，阐明比值ｋ（ｔｃ）／λ１和外力功对系统岩爆的作用；说明了岩爆滞后是由于控制参量变化需要经过一段滞后时间才满足分叉集方程所致；并对影响岩爆滞后时间的因素进行了讨论．

双江口电站超高地应力洞室滞后型岩爆孕育特征及机制研究

双江口电站岩爆现象极其普遍和突出。通过统计岩爆的宏观滞后破坏特征、形成方位与扩展情况,结合微震监测与围岩松弛程度,探讨了滞后型岩爆的孕育特征与机制。分析结果表明:(1)开挖后未出现弹射现象,断面成型好,残孔率高,可达85%以上;(2)开挖数小时后,应力调整加剧,岩爆数量增多,岩石微震监测时间频率增加,空间位置次数集中;(3)长时间暴露不加以支护后,岩爆破坏程度加剧,由轻微岩爆发展为中等甚至强烈岩爆;(4)已支护部位出现浅部饼层化现象,说明仍存在应力释放调整现象且持续时间较长。研究发现,双江口岩爆存在典型的滞后时间效应,应力调整时间长,开挖支护1~2个月后局部部位仍存在二次破坏的现象。岩爆破坏规律频率总体呈"平静期→频繁高发期→下降期→平稳期",数量总体呈"无→增加→峰值→减弱→无"。根据滞后型岩爆的特征、规律和机制,据此提出了行之有效的滞后型岩爆浅层支护措施,为其他类似工程提供借鉴。

深部岩体群洞开挖顺序对围岩稳定性影响分析

针对多孔隧洞围岩开挖的长期稳定性,以锦屏二级水电站引水隧洞为工程背景,对三种不同的开挖工况进行模拟分析,研究多孔隧洞开挖顺序对围岩长期稳定性的影响。得到了洞室间隔开挖,应力集中范围较小,发生滞后岩爆等围岩变形破坏的可能性小,因此,对于多洞隧道开挖采用间隔开挖法有利于降低滞后岩爆的风险。