基于CDEM的隧道卸压爆破及岩爆抑制效应模拟

发布时间：2022-02-18 16:06

　　硬岩隧道开挖过程中的岩爆灾害与隧道围岩的应力状态密切相关,卸压爆破可减缓围岩体应力集中程度,是一种直接有效的岩爆防治措施。以巴陕高速公路米仓山隧道岩爆段卸压爆破为例,运用GDEM-BlockDyna（块体动力学仿真系统）软件进行考虑高地应力和岩体非均质性条件的隧道分步开挖数值模拟分析;将卸压爆破作为唯一变量,进行了两组方案（是否进行卸压爆破）的数值模拟对比分析,并结合微震监测数据,对隧道围岩卸压爆破效果进行检验。结果表明:在隧道围岩分步开挖过程（未进行卸压爆破）的模拟中,围岩出现起裂损伤,应力集中和局部裂纹贯通等现象,并可能诱发岩爆灾害;在围岩卸压爆破条件下,围岩应力集中以及损伤程度有所降低,岩爆风险得到抑制。对比两组模拟结果,损伤均集中于拱顶及拱底,损伤半径比值（卸压/未卸压）分别为3. 4倍（拱顶）、1. 47倍（拱底）,损伤体积比值（卸压/未卸压）为5. 36倍,但区域最大损伤量值从1（未卸压）降低到0. 6（卸压）,且围岩应力峰值降低约5 MPa,应力梯度降低0. 8 MPa·m-1,表明围岩仍具有自稳能力,岩爆发生风险降低。相关结果可为隧道高地应力围岩段实施卸压爆破和合理设计... 

【文章来源】：工程地质学报. 2020,28(03)北大核心CSCD

【文章页数】：10 页

【文章目录】：
0 引言
1 CDEM方法简介
    1.1 单元边界本构模型
    1.2 爆源模型
2 卸压爆破数值模拟
    2.1 工程地质概况
    2.2 岩爆段卸压爆破方案
    2.3 数值模型及方案设计
        2.3.1 本构及相关参数选取
        2.3.2 模拟方案设计
        2.3.3 初始地应力数据选取
3 数值模拟结果分析
    3.1 未卸压条件的数值模拟结果分析
    3.2 卸压条件的数值模拟结果及其对比分析
        3.2.1 卸压对围岩损伤的影响
        3.2.2 卸压对围岩裂纹扩展的影响
        3.2.3 卸压对地应力的影响
4 微震监测及卸压效果检验
    4.1 微震监测结果对比分析
        4.1.1 未卸压区段微震监测结果分析
        4.1.2 卸压区段微震监测结果分析
    4.2 小结
5 结果与结论


【参考文献】：
期刊论文
[1]岩爆孕育过程研究[J]. 冯夏庭,肖亚勋,丰光亮,姚志宾,陈炳瑞,杨成祥,苏国韶.  岩石力学与工程学报. 2019(04)
[2]基于爆破卸压地应力快速释放的强岩爆防治方法与效果评价研究[J]. 吴世勇,周济芳,杜成波.  工程科学与技术. 2018(04)
[3]高应力下硬岩巷道掘进端面钻孔爆破卸压动态模拟[J]. 李俊平,叶浩然,侯先芹.  安全与环境学报. 2018(03)
[4]基于EMS微震参数的岩爆预警方法及探讨[J]. 马春驰,李天斌,张航,王剑锋.  岩土力学. 2018(02)
[5]沿空巷道高应力区卸压爆破数值模拟研究[J]. 李鹏.  煤炭技术. 2017(08)
[6]大采高综放开采覆岩破坏特征和裂隙演化规律[J]. 乔小龙.  工程地质学报. 2017(03)
[7]爆破卸压技术防治冲击地压的应用与检验[J]. 顾合龙,南华,王文,徐程川,林东.  煤炭科学技术. 2016(04)
[8]岩爆倾向岩石巷帮钻孔爆破卸压的静态模拟[J]. 李俊平,王红星,王晓光,程贤根.  西安建筑科技大学学报(自然科学版). 2015(01)
[9]硬脆岩石的微观颗粒模型及其卸荷岩爆效应研究[J]. 马春驰,李天斌,陈国庆,陈子全.  岩石力学与工程学报. 2015(02)
[10]多级爆破卸压技术防治冲击地压机理及其应用[J]. 欧阳振华.  煤炭科学技术. 2014(10)

博士论文
[1]深埋隧道围岩脆性破裂的微震监测及岩爆解译与预警研究[D]. 马春驰.成都理工大学 2017

硕士论文
[1]米仓山隧道岩爆综合集成预测及处治措施研究[D]. 贾金晓.成都理工大学 2016
[2]紫荆隧道微震监测系统的构建及围岩微震特性初步分析[D]. 张航.成都理工大学 2015



本文编号：3631132