深埋隧洞板裂屈曲岩爆机制及物理模拟试验研究

发布时间：2017-07-17 15:18

  本文关键词：深埋隧洞板裂屈曲岩爆机制及物理模拟试验研究

  更多相关文章： 岩石力学 深埋隧洞 板裂屈曲岩爆 发生机制 结构面作用机制 物理模拟试验

【摘要】：结合锦屏二级水电站深埋隧洞典型岩爆案例,分析板裂屈曲岩爆的发生机制及结构面作用机制,研究表明:开挖卸荷作用导致围岩板裂化结构的形成,切向集中应力作用下岩板向开挖空间内屈曲变形并积聚应变能,当板裂化围岩结构自身积聚的能量超过其储能极限,或在外界扰动作用下发生突发性失稳破坏,形成以岩板压折、岩块弹射为特征的岩爆现象;渐进的板裂化破坏过程起到了活跃结构面的作用,而结构面的存在及其扩展降低了板裂化围岩结构的稳定性,促进了岩爆的发生;不同倾角的结构面在板裂屈曲岩爆中的作用机制不同。结合板裂化围岩的结构特征,配制板裂化模型试样,采用2种不同的加载方式进行板裂屈曲岩爆的物理模拟试验,结果表明:预制裂隙的扩展将试样劈裂成板,压缩荷载进一步作用下岩板向临空面屈曲变形,并最终形成岩板压折、岩片弹射的失稳破坏现象。研究结果对于认识深埋隧洞板裂屈曲岩爆机制及其支护控制具有重要意义。
【作者单位】： 中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程国家重点实验室;华北水利水电大学资源与环境学院;
【关键词】： 岩石力学 深埋隧洞 板裂屈曲岩爆 发生机制 结构面作用机制 物理模拟试验
【基金】：国家重点基础研究发展计划(973)项目(2014CB046902) 中国科学院科技创新“交叉与合作团队”(人教字〔2012〕119号) 中国科学院知识创新工程重要方向项目(KZCX2 EW QN115)
【分类号】：TU45
【正文快照】： 1引言伴随着我国基础工程建设和资源开发逐步向深部岩体发展,在大埋深、高地应力条件下,岩体由于开挖卸荷而诱发的高强度动力灾害频繁发生,给现场施工人员和设备安全造成了极大的危害,如2009年11月28日发生在锦屏二级水电站排水洞的极强岩爆,造成了多名人员的伤亡和近亿元TBM

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 王兰生,李天斌,徐进,徐林生,靳晓光,李永林,姜云,牟力;二郎山公路隧道岩爆及岩爆烈度分级[J];公路;1999年02期

2 谭以安;岩爆类型及其防治[J];现代地质;1991年04期

3 何满潮;苗金丽;李德建;王春光;;深部花岗岩试样岩爆过程实验研究[J];岩石力学与工程学报;2007年05期

4 张永双;熊探宇;杜宇本;李德建;郭U_良;邓宏科;张春山;;高黎贡山深埋隧道地应力特征及岩爆模拟试验[J];岩石力学与工程学报;2009年11期

5 吴世勇;龚秋明;王鸽;侯哲生;佘祺锐;;锦屏Ⅱ级水电站深部大理岩板裂化破坏试验研究及其对TBM开挖的影响[J];岩石力学与工程学报;2010年06期

6 侯哲生;龚秋明;孙卓恒;;锦屏二级水电站深埋完整大理岩基本破坏方式及其发生机制[J];岩石力学与工程学报;2011年04期

7 冯夏庭;陈炳瑞;明华军;吴世勇;肖亚勋;丰光亮;周辉;邱士利;;深埋隧洞岩爆孕育规律与机制:即时型岩爆[J];岩石力学与工程学报;2012年03期

8 陈炳瑞;冯夏庭;明华军;周辉;曾雄辉;丰光亮;肖亚勋;;深埋隧洞岩爆孕育规律与机制:时滞型岩爆[J];岩石力学与工程学报;2012年03期

9 顾金才;范俊奇;孔福利;王康太;徐景茂;汪涛;;抛掷型岩爆机制与模拟试验技术[J];岩石力学与工程学报;2014年06期

10 周辉;徐荣超;卢景景;张传庆;孟凡震;沈峥;;深埋隧洞板裂化围岩预应力锚杆锚固效应试验研究及机制分析[J];岩石力学与工程学报;2015年06期

【共引文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 李长洪;张吉良;蔡美峰;张磊;林清华;;煤矿冲击性灾害类型实验研究[J];北京科技大学学报;2009年01期

2 高永涛;周兴国;吴顺川;韩晓强;王艳辉;;深埋隧道白云岩试样岩爆模拟实验研究[J];北京科技大学学报;2010年07期

3 刘维国,单钰铭,张莲花,徐进;岩石三轴实验中的应力路径与应力应变分析[J];成都理工大学学报(自然科学版);2005年04期

4 李永松;尹健民;艾凯;;BP神经网络在岩爆预测中的应用[J];长江科学院院报;2008年05期

5 徐林生,王兰生;岩爆类型划分研究[J];地质灾害与环境保护;2000年03期

6 谭以安;;岩爆烈度分级问题[J];地质论评;1992年05期

7 郭长宝;张永双;孙东生;岳鹏;熊探宇;蔡海兵;鲍召杰;;挤压和剪切构造环境下深埋隧道岩爆的对比研究[J];地质学报;2011年01期

8 王青海,李晓红,顾义磊,艾吉人,唐伯明,杨君,胡世斌;地下工程中岩爆灾害的成因及防治措施[J];重庆大学学报(自然科学版);2003年07期

9 孙卓恒;侯哲生;张爱萍;;锦屏二级水电站深埋完整大理岩破坏机制的断裂力学分析[J];水利与建筑工程学报;2012年01期

10 孙卓恒;侯哲生;张爱萍;;锦屏二级水电站大理岩拉张型板裂化破坏研究[J];水利与建筑工程学报;2012年02期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 汉京礼;姜耀东;赵毅鑫;;立方体煤岩试样三向变应力路径受载变形特征数值模拟[A];北京力学会第17届学术年会论文集[C];2011年

2 向天兵;冯夏庭;陈炳瑞;江权;;开挖与支护应力路径下硬岩破坏过程的真三轴与声发射试验研究[A];第二届中国水利水电岩土力学与工程学术讨论会论文集（一）[C];2008年

3 张永双;熊探宇;王科;李德建;张春山;刘景儒;;造山带深埋隧道岩爆灾害预测途径的思考[A];第三届全国岩土与工程学术大会论文集[C];2009年

4 李德建;贾雪娜;苗金丽;何满潮;李丹丹;;花岗岩岩爆实验碎屑分形特征分析[A];中国软岩工程与深部灾害控制研究进展——第四届深部岩体力学与工程灾害控制学术研讨会暨中国矿业大学（北京）百年校庆学术会议论文集[C];2009年

5 徐嘉谟;方祖烈;伍法权;冯夏庭;杨强;邬爱清;何满潮;程良奎;宋胜武;黄润秋;蔡美峰;王明洋;;岩石力学与岩石工程学科发展研究[A];2009—2010岩石力学与岩石工程学科发展报告[C];2010年

6 何满潮;孙晓明;;深部岩体力学与工程灾害控制研究现状与展望[A];2009—2010岩石力学与岩石工程学科发展报告[C];2010年

7 何满潮;贾雪娜;苗金丽;程骋;;岩爆机制及其控制对策实验研究[A];岩石力学与工程的创新和实践：第十一次全国岩石力学与工程学术大会论文集[C];2010年

8 李德建;贾雪娜;苗金丽;何满潮;李丹丹;;花岗岩岩爆试验碎屑分形特征分析[A];第十一次全国岩石力学与工程学术大会论文集[C];2010年

9 蔡朋;邬爱清;汪斌;邓宝华;;一种基于Ⅱ型全过程曲线的岩爆倾向性指标[A];第十一次全国岩石力学与工程学术大会论文集[C];2010年

10 范鹏贤;王明洋;李文培;;岩爆及岩石内部能量的储存、耗散和转移[A];第2届全国工程安全与防护学术会议论文集（下册）[C];2010年

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 刘立鹏;锦屏二级水电站施工排水洞岩爆问题研究[D];中国地质大学（北京）;2011年

2 王立锋;预热烧蚀瑞利—泰勒不稳定性射流状尖钉形成机制[D];中国矿业大学（北京）;2011年

3 聂雯;层状砂岩岩爆特性实验研究[D];中国矿业大学（北京）;2011年

4 徐学锋;煤层巷道底板冲击机理及其控制研究[D];中国矿业大学;2011年

5 曾杰;深埋硬岩隧道围岩稳定性研究[D];重庆大学;2011年

6 杜晓丽;采矿岩石压力拱演化规律及其应用的研究[D];中国矿业大学;2011年

7 刘建坡;深井矿山地压活动与微震时空演化关系研究[D];东北大学;2011年

8 杜炜平;隧道开挖地质灾害规律与防治对策研究[D];中南大学;2001年

9 陈祥;黄岛地下水封石油洞库岩体质量评价及围岩稳定性分析[D];中国地质大学（北京）;2007年

10 何锋;三峡引水工程秦巴段深埋长隧洞开挖地质灾害研究[D];中国地质科学院;2005年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 张泽;大台煤矿深部原岩应力场及岩爆地质力学成因分析[D];山东科技大学;2010年

2 黄满斌;深埋隧道岩爆机理与微震监测预警初探[D];大连理工大学;2011年

3 蒋维;岩石统计损伤本构模型与圆形硐室岩爆研究[D];中南大学;2011年

4 吴逸;大巴山隧道岩爆及大变形的综合集成预测研究[D];成都理工大学;2011年

5 李志力;锦屏二级水电站洞室群开挖岩爆防治措施探讨[D];天津大学;2010年

6 高崇霖;终南山高速公路隧道洞群稳定性评价[D];西安科技大学;2011年

7 王巍;终南山公路隧道岩爆发生机理研究[D];西安科技大学;2011年

8 袁杰;隧道掘进中围岩岩爆及渗流研究[D];天津大学;2012年

9 张志龙;邵怀高速公路雪峰山隧道岩爆与大变形预测研究[D];成都理工大学;2002年

10 姚旭朋;围压卸荷诱发岩石破坏机理研究[D];东北大学;2005年

【二级参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 黄运飞;天生桥引水隧洞岩爆防治措施研究[J];地下空间;1989年02期

2 李秀地;郑颖人;徐干成;;爆炸荷载作用下地下结构的局部层裂分析[J];地下空间与工程学报;2005年06期

3 徐林生,王兰生,李天斌;国内外岩爆研究现状综述[J];长江科学院院报;1999年04期

4 徐林生;卸荷状态下岩爆岩石力学试验[J];重庆交通学院学报;2003年01期

5 徐林生;地下工程岩爆发生条件研究[J];重庆交通学院学报;2005年03期

6 贾蓬;唐春安;张国联;;深埋垂直板裂结构岩体中洞室失稳破坏机制[J];东北大学学报(自然科学版);2008年06期

7 李天斌;肖学沛;;地下工程岩爆预测的综合集成方法[J];地球科学进展;2008年05期

8 张永双;张加桂;雷伟志;石菊松;王献礼;熊探宇;;中国西南泛亚大通道环境工程地质问题概论[J];地学前缘;2007年06期

9 李渝生,王士天;中国西南地区挽近期地壳构造应力场的演化历史及成因机制[J];地质灾害与环境保护;2002年01期

10 孙广忠,张文彬;一种常见的岩体结构——板裂结构及其力学模型[J];地质科学;1985年03期

中国博士学位论文全文数据库 前2条

1 李晓静;深埋洞室劈裂破坏形成机理的试验和理论研究[D];山东大学;2007年

2 李地元;高应力硬岩胞性板裂破坏和应变型岩爆机理研究[D];中南大学;2010年

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 陈明乾,吴至维,赵文谦;深埋隧洞工程中地热-围岩-流体换热系统数学模拟[J];水利学报;1992年09期

2 孙炜锋;谭成轩;王志明;张春山;吴树仁;;基于BP神经网络的深埋隧洞地应力预测研究[J];地质力学学报;2007年03期

3 王炳营;仝海祥;;深埋隧洞工程软岩变形的数值模拟[J];科技信息;2008年35期

4 任旭华,王美芹,王树洪,刘丽;锦屏二级水电站深埋隧洞外水压力研究[J];水文地质工程地质;2004年03期

5 葛华;王广德;石豫川;寇佳伟;单治钢;周春宏;;常用围岩分类方法对某深埋隧洞的适用性分析[J];中国地质灾害与防治学报;2006年02期

6 江耀;谌文武;孙冠平;刘小伟;张帆宇;;深埋隧洞饱和原状Q_2黄土三轴剪切特性试验[J];兰州大学学报(自然科学版);2012年03期

7 肖建清;杨玉东;冯夏庭;;基于梁柱稳定理论的深埋隧洞岩爆破坏及孕育机理研究[J];防灾减灾工程学报;2014年02期

8 谷云香;;长大深埋隧洞测量控制探讨[J];测绘通报;2014年06期

9 陈明;胡英国;卢文波;严鹏;周创兵;;深埋隧洞爆破开挖扰动损伤效应的数值模拟[J];岩土力学;2011年05期

10 ;[J];;年期

中国重要会议论文全文数据库 前7条

1 张文杰;卢兴利;刘豫明;;深埋隧洞雁行裂纹剪切破坏细观模拟[A];中国土木工程学会第十三届年会暨隧道及地下工程分会第十五届年会论文集[C];2008年

2 周辉;;深埋隧洞围岩破裂结构特征及其与岩爆的关系[A];新观点新学说学术沙龙文集51：岩爆机理探索[C];2010年

3 余波;;浅议深埋隧洞岩溶发育特征与预报[A];新世纪岩石力学与工程的开拓和发展——中国岩石力学与工程学会第六次学术大会论文集[C];2000年

4 苏利军;翁建良;卢文波;;千米深埋隧洞高地应力稳定分析及其工程应用[A];第二届中国水利水电岩土力学与工程学术讨论会论文集（一）[C];2008年

5 单治钢;;锦屏二级水电站深埋隧洞综合地质超前预报[A];全国地下工程超前地质预报与灾害治理学术及技术研讨会论文集（Ⅲ）[C];2009年

6 丰光亮;冯夏庭;陈炳瑞;赵周能;刘国锋;;基于微震监测的深埋隧洞TBM掘进岩爆风险分析与预测[A];第十二次全国岩石力学与工程学术大会会议论文摘要集[C];2012年

7 严鹏;李涛;卢文波;陈明;周创兵;;深埋隧洞爆破开挖荷载诱发围岩损伤特性[A];《岩土力学》vol.34 增刊1 2013[C];2013年

中国硕士学位论文全文数据库 前3条

1 黄丽伟;富水区深埋隧洞围岩稳定分析[D];河海大学;2007年

2 王美芹;深埋隧洞外水压力分析与研究[D];河海大学;2004年

3 朱艳丽;南水北调西线工程深埋隧洞软岩变形的初步研究[D];河海大学;2006年

，

本文编号：554204