氣液復(fù)合加載的巖爆模型試驗(yàn)研究.pdf

1、巖爆研究一直是巖石力學(xué)學(xué)科研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)。本文在分析“擾動(dòng)”巖爆發(fā)展過程及機(jī)理的基礎(chǔ)上，利用改進(jìn)的氣液復(fù)合式巖爆模型試驗(yàn)裝置，進(jìn)行不同應(yīng)力梯度下的動(dòng)靜組合加載方式的巖爆模型試驗(yàn)，對(duì)試件宏觀破壞、內(nèi)部的變形、聲發(fā)射特征參數(shù)及巖爆烈度進(jìn)行分析，系統(tǒng)研究巖爆破壞機(jī)理。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴結(jié)合“擾動(dòng)”巖爆發(fā)展過程，分析、總結(jié)巖爆“擾動(dòng)”理論，即巖爆的發(fā)生要經(jīng)過早期的靜載孕育、動(dòng)力擾動(dòng)觸發(fā)巖爆、周圍巖體對(duì)“巖爆體”進(jìn)行能量補(bǔ)充以及

2、動(dòng)力補(bǔ)充使巖體發(fā)生撕裂、猛烈拋擲等現(xiàn)象而產(chǎn)生巖爆現(xiàn)象。⑵通過室內(nèi)試驗(yàn)對(duì)石膏模型試件進(jìn)行了不同合模材料的試驗(yàn)研究，結(jié)合合模試件宏觀破壞形態(tài)、應(yīng)力應(yīng)變、聲發(fā)射參數(shù)與時(shí)間的關(guān)系等，選取快干水泥作為脆性石膏試件的合模材料，克服常規(guī)合模材料膠結(jié)性強(qiáng)，人為增強(qiáng)了中間粘結(jié)部位的強(qiáng)度和韌性，導(dǎo)致試件破壞失真的缺點(diǎn)。根據(jù)小試件在不同荷載下的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系及聲發(fā)射特征參數(shù)的變化規(guī)律，模型試驗(yàn)時(shí)可先施加頂部荷載至單軸抗壓強(qiáng)度的40％，再施加圍壓，可促進(jìn)頂部荷載

3、向底部傳遞，一定程度上減小試件側(cè)向邊界摩擦的影響。⑶利用氣液復(fù)合型巖爆模型裝置，進(jìn)行了不同梯度荷載下動(dòng)靜組合加載的巖爆模型試驗(yàn)，結(jié)果表明：試件破壞時(shí)頂部豎向最大破壞荷載值σ（相當(dāng)于隧道臨空面切向應(yīng)力）處于σ/R??=0.5-0.7，梯度荷載下動(dòng)靜組合加載是使試件破壞強(qiáng)度降低的主要原因，其試驗(yàn)方法更為符合工程巖體的實(shí)際受荷。⑷巖爆的發(fā)生及烈度與三因素有關(guān)：一是能量的集聚程度，豎向破壞荷載梯度差值越大，局部應(yīng)力集中程度越高，巖爆現(xiàn)象越易發(fā)生

4、，巖爆烈度越高；二是破壞時(shí)能量的釋放速率，局部應(yīng)力集中程度越高，能量釋放速率越快，轉(zhuǎn)化為動(dòng)能的能量越多，巖爆現(xiàn)象越易發(fā)生，巖爆烈度越高；三是外推水平應(yīng)力?！巴馔扑搅Α翱杉皶r(shí)補(bǔ)充巖爆體的能量和動(dòng)能，加快破壞時(shí)能量的釋放速率，大幅提高巖爆烈度。⑸試件荷載梯度差值不一導(dǎo)致局部應(yīng)力集中程度不同，決定單通道能量值的大小，影響試件前期能量的耗散、能量的集聚及巖爆時(shí)刻能量的釋放速率，反映巖爆烈度，因此采取均布加載的小尺寸試件實(shí)現(xiàn)巖爆現(xiàn)象，有一定局限