板裂狀隧道圍巖破裂及突水試驗研究.pdf

1、板裂狀隧道圍巖由于受極發(fā)育的層間錯動影響而具有明顯的結構性，其變形破壞特征更為復雜。尤其在高地應力區(qū)脆性硬巖隧道開挖中，板裂化形成的板裂狀圍巖會產生突發(fā)性破裂，破裂強烈時還會出現(xiàn)巖爆等不良地質現(xiàn)象，危及洞內施工人員安全。本文以硬脆性巖體為原型，在遵循相似理論的基礎上，通過室內物理模型試驗對板裂狀隧道圍巖破裂及突水的過程與其影響因素進行研究，并結合材料力學壓桿穩(wěn)定問題對板裂狀圍巖破裂失穩(wěn)機理進行分析。主要研究工作如下:
　　(1)以

2、硬脆性流紋巖為試驗圍巖的原型，根據其力學及變形特征，在前人對脆性巖體相似材料的基礎上，通過改變石膏、水泥、砂和水四種材料的配比得到滿足本次試驗巖體物理力學特性要求的模型相似材料;
　　(2)針對模型試驗的研究目的，自主研制模型框架、加載及平面應變約束系統(tǒng)，并根據板裂狀隧道圍巖的特征及原型巖石的力學性質，運用相似理論，設計初始板裂化后形成的直墻板裂狀隧道模型，研究其在雙軸加載及板間空隙水壓作用下圍巖變形特征與破壞模式;
　　(

3、3)運用物理模型試驗研究了板裂圍巖厚度為10mm、20mm及30mm隧道模型，揭示了雙軸加載條件下不同板裂圍巖厚度隧道的變形特征及直墻板裂化圍巖的破壞過程，并對比分析了隧道圍巖各變形階段的應力分布規(guī)律;
　　(4)通過對板裂厚度為30mm的隧道進行板間空隙水壓加載破壞試驗，揭示了空隙水壓作用下板裂狀隧道圍巖的破壞及突水特征，并與相同板裂厚度雙軸加載破壞的隧道模型相對比，得到了兩種加載方式下板裂狀隧道圍巖的破裂過程及應力分布的差異;