深埋隧洞圍巖性質及巖爆機理研究.pdf

1、深埋地下隧洞工程的大量建設是未來社會發(fā)展的必然要求。與此同時，深埋對圍巖性質的改變及帶來的巖爆災害給地下工程的施工與安全帶來了嚴重的影響。以齊熱哈塔爾高埋深引水隧洞為研究對象，通過室內物理試驗及數(shù)值模擬結合的方法，研究片麻花崗巖的力學性質及引水隧洞的巖爆機理。主要分析了巖石的力學性質、最小圍壓對巖爆的影響、不同側壓力系數(shù)和不同開挖形狀對洞室?guī)r爆的影響，為實際工程提供一定的參考依據(jù)。論文主要內容及成果如下:
　　(1)對齊熱哈塔爾片

2、麻花崗巖標準試樣進行單軸壓縮試驗、巴西劈裂試驗和常規(guī)三軸試驗。測得巖石的力學行為，結合破壞形態(tài)和應力-應變曲線對其巖爆傾向和脆性特征進行分析，得到了力學性質和圍壓的線性關系。結果表明所測巖石具有較大的脆硬性、拉壓比及較高的巖爆傾向。
　　(2)結合物理試驗中試樣參數(shù)、破壞現(xiàn)象和裂紋擴展情況對PFC2D中的粘結本構模型進行了對比分析，選擇更加適合的Flat-Jointed模型進行實現(xiàn)室內試驗的參數(shù)反演和室內巖爆試驗的模擬。參數(shù)反演從

3、裂紋數(shù)目、破裂模式與應力-應變曲線三個方面和室內試驗進行對比分析，表明模型可靠性。室內巖爆試驗模擬旨在探究最小圍壓對巖爆的影響，結果表明圍壓較小或較大時，更容易發(fā)生巖爆破壞;圍壓在一定范圍內時試樣更加穩(wěn)定，但發(fā)生巖爆時，破壞程度更加嚴重。
　　(3)結合工程實際情況進行顆粒細觀強度折減后進行了洞室開挖的模擬，研究了不同洞室開挖形狀和不同側壓力系數(shù)下洞室的巖爆破壞過程。主要從裂紋萌生發(fā)展情況及種類、力鏈分布及開挖處位移狀態(tài)三個角度進