深埋隧洞连续爆破开挖围岩损伤演化机制

发布时间：2024-03-04 03:47

　　深部岩体爆破开挖是高地应力和炸药爆炸产生的动应力共同作用的结果。伴随着炸药的爆破进行,在岩体开始破碎并形成新的临空开挖面的同时开挖面上的岩体地应力也进行剧烈释放,这一过程即为地应力瞬态卸荷的力学过程。深埋隧洞爆破开挖过程中,开挖掌子面循环向前推进,在每一个开挖循环进尺内又多采用毫秒延迟爆破全断面开挖的起爆顺序,各圈炮孔由里向外依次起爆逐层爆除断面上的岩体,其间存在爆破荷载和地应力重分布反复扰动的问题。准确把握高地应力条件下隧洞全断面多次毫秒延迟爆破开挖以及开挖掌子面连续循环推进过程中在爆破荷载、地应力瞬态卸荷及爆破荷载与地应力瞬态卸荷耦合作用下,围岩损伤的时空动态孕育机制及演化规律,是深埋隧洞施工期围岩稳定性评价与变形控制的基础。本文基于已有的研究成果系统介绍了柱状装药炮孔炸药起爆后洞壁压力变化历程及开挖面上地应力瞬态卸荷的起始持续时间。确定了本文中地应力瞬态卸荷的作用方式,以及爆破荷载、地应力瞬态卸荷及二者耦合作用的数值模拟方法。以锦屏地下实验室实验洞爆破开挖为工程背景,采用理论分析、数值计算和工程验证相结合的方法,分别研究在爆炸荷载、地应力瞬态卸荷及二者耦合作用下的深埋隧洞连续爆破...

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【部分图文】：

图1-1深埋隧道围岩典型破坏形式

（a）岩爆（b）板裂、片帮图1-1深埋隧道围岩典型破坏形式目前钻爆开挖法任然是深部岩体开挖工程的主要手段，对于高地应力赋存条件下的深埋岩体的爆破开挖，在炮孔中的炸药起爆之后，岩体在爆破荷载作用下开裂破碎及抛掷并形成新的开挖面，爆破开挖面上的保留岩体的初始地应力在岩体破碎、抛....

图2-1爆破荷载力学过程

(a)爆破前(b)爆轰传播(c)空腔膨胀(d)气体逸出图2-1爆破荷载力学过程对于爆破荷载的时间历程目前主要有四种描述方式，其中三角形函数或双指数函数的半经验半理论公式，是实际工程当中采用最多的用来描述爆破荷载变化的时间历程曲线函数[63]。双指数函数的数学表达....

图2-2爆破荷载压力变化历程曲线

图2-2爆破荷载压力变化历程曲线荷力学过程论认为，地应力开挖卸荷是一个发生的应力释放和应力重新调整的准静态数年甚至更长时间。事实上深埋隧洞

图2-3开挖面上应力瞬态卸荷示意图

（a）爆破开挖前（b）爆破破岩过程中（c）爆破开挖完成后图2-3开挖面上应力瞬态卸荷示意图根据严鹏[64]研究，可以把开挖面上应力瞬态卸荷看做，在开挖面上施加一个大小等于开挖面上的应力σr方向荷载，爆破开挖出现临空面后相当于以某种方式将该荷载快速卸除到零的力学过程，如图....

本文编号：3918851