高應力儲能巖體動力擾動破裂特征研究.pdf

1、隨社會經濟的需求，人類地下開挖工程不斷加深。深部巖體開挖處于典型的高地應力、高地溫、高巖溶水壓力及爆破、機械開挖動力擾動（“三高一擾動”）的特殊復雜力學環(huán)境。事實上，深部開挖巖體在受到諸如爆破震動等動載荷作用前，已處于很高的地應力場中，并儲存較高彈性能量，因此，開挖巖體承受著初始靜載、開挖動載以及彈性儲能釋放的共同作用。從深部巖體開挖所出現的巖爆及分區(qū)破裂化現象可以看出，在高應力儲能巖體應力釋放過程中有導致圍巖破裂化的現象。故從高應力硬

2、巖的受力特征出發(fā)，深入揭示高應力硬巖在應力卸荷及動力擾動作用下的巖體破壞特征的基礎上，成為深部巖體開挖工程需要迫切研究的課題。
　　 鑒于此，本文利用動靜組合加載試驗裝置，對高應力圍壓卸荷作用下應力儲能試樣動力擾動破壞特性進行實驗研究。其主要研究內容及研究成果如下:
　　 1)高應力儲能巖體圍壓卸荷損傷特性實驗。利用動靜組合加載實驗設備及聲發(fā)射設備，提出一種針對試樣圍壓卸荷，并承受軸向靜壓加載條件下試樣損傷變量的測量方法

3、，通過不同圍壓卸荷速率模擬不同巖體開挖方式，得出試樣儲能釋放強度、速度以及試樣損傷變量與圍壓卸荷速率的變化規(guī)律。
　　 2)不同圍壓卸荷速率下損傷巖體動力學特性實驗。針對不同卸荷速率下巖體的動態(tài)強度、能耗規(guī)律及破碎塊度分布規(guī)律進行實驗研究，得到試樣損傷變量對試樣動態(tài)強度、能耗規(guī)律及破碎塊度分布的影響特征。
　　 3)不同動態(tài)應力波加載幅值下巖體動靜組合加載力學特性實驗。得到應力波幅值對巖石動靜組合加載破壞特性的影響。通過

4、能量與塊度分維的分析，體現出巖體在高應力動力擾動破壞過程中，由外部擾動能量和高應力儲能共同作用造成試樣破壞。
　　 4)不同應力儲能條件下巖石試樣力學特性實驗研究。得到應力儲能及沖擊能量對試樣動力學破壞特性的影響規(guī)律。并建立應力儲能巖體巖爆傾向性指標。該指標體現出激勵型巖爆，不僅與試樣本身特性有關，而且與所承受的靜載應力儲能及動力擾動能量密切相關，反映出激勵型巖爆的發(fā)生受靜載和動載兩種因素的綜合作用的影響。
　　 5)霍