单面卸载条件下深埋圆形洞室围岩岩爆的试验模拟研究

为深入研究深部洞室开挖诱发邻近既有洞室围岩岩爆的发生过程和机制,采用真三轴电液伺服诱变试验系统对具有强岩爆倾向性的花岗岩开展试验研究,模拟500 m的三维应力状态。通过卸载洞室围岩单侧荷载模拟邻近洞室开挖,在围岩应力重分布作用下最终诱发岩爆,试验中借助监测设备实时观测洞壁的破坏现象。试验结果表明:(1)在单面卸载条件下,岩爆过程可分为6个阶段,即卸载后的应力重分布、准备期、第1轮岩屑弹射和剥落、平静期、第2轮岩屑弹射和剥落、剧烈破坏;(2)在卸荷作用的影响下,洞壁岩爆呈现出明显的时空特征和非对称性,表现为卸荷后洞室顶底部率先出现明显裂纹,在随后的持续加载过程中,远离卸载面一侧发生剧烈岩爆并形成沿轴向贯通的V型槽;(3)基于定义的滞后效应系数可知,与三向加载岩爆相比,单面卸载下的洞室岩爆具有更强的突然性,且极易导致洞室的整体垮塌。为预防该类型岩爆,邻近洞室开挖时应及时对既有洞室远离卸载面一侧进行支护和加固处理。