深埋洞室超低摩擦型巖爆發(fā)生機制與定量預測.pdf

1、深部巖體往往具有非連續(xù)性和高地應力的特點，在開挖卸荷作用下通常表現(xiàn)出與淺部巖體截然不同的行為。深部巖體開挖擾動的應力波傳播能導致巖體中結構面拉壓交替變化，即超低摩擦現(xiàn)象，進而引發(fā)巖爆。本文研究了超低摩擦效應的特征，闡述了超低摩擦型巖爆的發(fā)生機理，并建立非連續(xù)塊巖爆預測模型，以工程實例為依托，開展巖爆定量化預測研究相關工作。主要研究工作如下：
　?、偻ㄟ^建立深部巖體的一維非連續(xù)塊模型，得到任意時刻下塊體的位移、速度、加速度以及相鄰兩

2、塊體的相對位移。在此模型基礎上探索了巖體中結構面拉壓交替變化規(guī)律，揭示了深部巖體中超低摩擦效應的存在，分析了其對巖層間破壞和運動的影響。
　　②引入轉角自由度，建立深部巖體的二維非連續(xù)塊模型，通過塊體間相互作用力變化規(guī)律，得出在瞬時擾動力作用下各塊體的平動方程和轉動方程。借助顯式時域有限差分法，得到塊體間相對位移時程曲線，發(fā)現(xiàn)了在二維矩形隧洞圍巖中存在超低摩擦現(xiàn)象，并提出巖體中結構面拉壓交替變化導致破壞從而引發(fā)巖爆的超低摩擦型巖爆

3、發(fā)生機制。此外，通過參數(shù)分析研究了多種地質(zhì)力學參數(shù)對超低摩擦效應的影響。
　?、墼谏畈繋r體的二維非連續(xù)塊模型的基礎上建立巖爆預測模型來分析超低摩擦型巖爆的萌生過程和巖爆的烈度特征，并與傳統(tǒng)的經(jīng)驗性巖爆烈度分級準則建立了對應關系，驗證了巖爆模型對巖爆烈度預測的可行性。通過具體算例，分析地質(zhì)力學參數(shù)如地應力中大小主應力比值、大小主應力大小等對巖爆的發(fā)生形式、范圍和烈度的影響。
　?、軐⒍S巖爆預測模型應用于錦屏二級水電站施工排水