初始損傷對微擾動觸發(fā)型巖爆影響的試驗(yàn)研究.pdf

1、巖爆是地下工程開挖過程中，由于地應(yīng)力突然釋放，硬脆性圍巖發(fā)生彈射破壞的地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)象。根據(jù)巖爆的發(fā)生機(jī)制，將巖爆分為自發(fā)型和擾動觸發(fā)型。根據(jù)外界擾動荷載的幅值相對大小，又可將擾動觸發(fā)型巖爆分為強(qiáng)擾動觸發(fā)型和微擾動觸發(fā)型。微擾動觸發(fā)型巖爆（以下簡稱觸發(fā)型巖爆）是指發(fā)生前無明顯的應(yīng)力調(diào)整和微震活動，圍巖的應(yīng)力調(diào)整累積到一定程度，處于巖爆發(fā)生前的臨界狀態(tài)，此時在遠(yuǎn)處傳來的微動力擾動荷載作用下發(fā)生彈射破壞的現(xiàn)象。除了受到動力擾動荷載和開挖后靜應(yīng)力

2、集中的程度等外界荷載影響之外，觸發(fā)型巖爆的發(fā)生與巖體本身的屬性包括巖體的損傷程度和完整性具有密切聯(lián)系。研究表明觸發(fā)型巖爆肯定發(fā)生在已損傷的圍巖中，同時深部地下工程施工中通過人為地增大圍巖的損傷程度以控制巖爆的發(fā)生或強(qiáng)度，因此初始損傷對觸發(fā)型巖爆的影響研究是具有現(xiàn)實(shí)意義的。
　　通過加熱到高溫然后冷卻的方法，制備了不同損傷程度的立方體花崗巖巖樣，采用廣西大學(xué)自主研發(fā)的高壓伺服動真三軸試驗(yàn)機(jī)，開展了動力擾動荷載作用下的單面臨空真三軸巖

3、爆試驗(yàn)，在室內(nèi)模擬了不同初始損傷條件下巖石的觸發(fā)型巖爆孕育過程，分析了不同初始損傷對巖樣的觸發(fā)型巖爆的彈射過程、彈射動能、破壞形態(tài)、巖爆碎塊的影響，為揭示初始損傷對觸發(fā)型巖爆的影響規(guī)律與機(jī)制提供科學(xué)依據(jù)。研究結(jié)果表明:
　　1.當(dāng)巖樣初始損傷度超過某個極限值時，動力擾動前所施加的靜應(yīng)力將導(dǎo)致巖樣發(fā)生自發(fā)型巖爆，觸發(fā)型巖爆將無法發(fā)生;
　　2.在靜應(yīng)力不導(dǎo)致巖樣破壞的條件下，在相同的靜應(yīng)力和動力擾動荷載組合作用下，隨著初始損傷

4、的增大巖樣越容易被動力擾動觸發(fā)巖爆，對于同一初始損傷巖樣，當(dāng)靜應(yīng)力水平超過或等于某一門檻值時觸發(fā)型巖爆才能發(fā)生;
　　3.觸發(fā)型巖爆的彈射動能隨巖樣初始損傷呈現(xiàn)先增大后減小的變化趨勢:與D（巖石初始損傷）=0，0.6，0.7相比，D=0.2，0.3，0.4下巖樣的彈射動能較大，其中D=0.3時彈射動能最大。此外，D≤0.3時，巖爆碎塊的平均破壞粒徑隨D增大呈小幅度增大趨勢，D＞0.3時，巖爆碎塊的平均破壞粒徑隨初始損傷度增大而大幅