某水电站引水隧洞岩爆可能性判别及预测

新疆某水电站引水隧洞开挖中发生多次应变型零星岩爆,主要表现为劈裂破坏后成层剥落,给工程建设和人员设备安全带来较大威胁。在区域地应力场回归分析的基础上,针对依据现有规范无法得到爆坑深度及对非圆形洞室判断结果存在一定误差的不足,引入了硬脆性岩体破坏预测准则(m-0准则)。在对该准则进行适应性判别后,采用所提方法和规范方法对该水电站引水隧洞剩余洞段岩爆可能性进行了综合判别。结果表明:采用m-0准则可对爆坑深度进行有效预测,剩余洞段岩爆主要以片帮和连续剥落的轻微岩爆为主,局部洞段具有发生中等岩爆和强烈岩爆的可能性。研究结果可用于该工程后续洞段开挖支护设计,另可为类似深埋硬岩工程岩爆可能性判别提供一定的借鉴及参考。

高地应力下硬岩Ⅴ型破坏坑数值模拟研究

为确定可准确模拟高地应力下硬脆性岩体破坏的本构模型,以Mine-by试验隧道为例,采用线弹性模型、理想弹塑性模型、m-0准则、CWFS模型等4种常用的本构模型对高地应力下硬岩脆性破坏的一种典型破坏模式——V型破坏坑进行数值模拟。结果表明,线弹性模型无法模拟硬岩的脆性破坏问题,仅可通过分析洞周围岩的二次应力场及强度系数分布特征粗略估计围岩张拉破坏范围;MOHR-COULOMB强度准则中不包含中间主应力σ2,无法考虑中间主应力对岩石强度的影响及岩体塑性屈服后的性能劣化,计算结果误差很大;可考虑围岩破坏过程中材料力学性能劣化的CWFS模型和m-0准则在模拟硬岩脆性破坏方面效果较好,数值结果与实际情形较为一致。研究结果可为类似工程开展岩爆破坏数值模拟和防治提供参考。