论文部分内容阅读
岩爆解危与效果评估已成为深部工程安全施工和工程防灾减灾亟待解决的关键难题。针对岩爆局部解危,提出一种将卸压钻孔按一定角度进行劈裂的局部解危方法。采用理论分析、室内试验和数值模拟相结合的研究方法,综合XRD、声发射监测、应力应变监测、摄像等手段,开展了不同劈裂角度和无劈裂情况下岩爆解危效应研究,主要获得以下成果和结论。（1）通过X射线衍射试验对所选用的辉长岩试件进行成分分析,结果表明,辉长岩主要成分是辉石和斜长石,矿物晶化程度相对较高。同时结合两种岩爆倾向性判定指标对辉长岩进行了分析判定,证明辉长岩具有中等以上的岩爆倾向性。（2）通过对四组辉长岩试件进行双轴压缩试验,结果表明,与单纯施工卸压钻孔相比,含0°和45°劈裂缝的围岩局部解危演化进程由卸压孔两帮控制转为由劈裂缝端部控制,扩大了局部解危区域,卸压孔和劈裂缝共同起局部解危作用,而含90°劈裂缝的围岩局部解危进程仍由钻孔两帮控制;含0°和45°劈裂缝的峰前应力与垂直应变关系曲线非线性特征增强,峰前能量耗散加大,更大程度降低了围岩完整性,起到了的明显卸压效果;相比较而言,0°缝的局部解危效果最好,其峰前能量释放占比达到85.70%,45°次之,90°较差。（3）通过开展基于室内试验和现场尺度的不同卸压孔劈裂角度和无劈裂情况下的FLAC3D数值模拟,结果表明,同等情况下,在钻孔及劈裂缝的周围,0°劈裂缝的围岩变形不均匀性最大,最易通过局部损伤破裂耗散能量,90°劈裂缝和无劈裂缝情况的围岩变形不均匀性最小,几乎接近均匀,难于通过局部损伤破裂来耗散能量;劈裂角度为0°到45°时,塑性区从劈裂缝缝尖端部开始萌生,并沿最大主应力方向扩展发育,在形态上呈共轭状分布,在沿卸压孔轴线方向（Y轴方向）上塑性区从临空面向孔底部呈近似锥状收缩,即从孔底到围岩临空面,塑性区范围不断增大,随着劈裂角度的增加,围岩塑性区范围和体积随之减小。（4）基于完整性角度分析岩爆围岩解危效果,当其完整性达到较破碎级别,可避免能量的突然释放,极大程度降低岩爆倾向性,可认为岩爆局部解危效果已满足要求,进而确定了以岩爆解危深度作为指标对岩爆解危效果进行评估,根据钻孔劈裂缝围岩破裂演化区域沿孔深的演化形态特征对塑性区区域进行合理简化,采用积分思想对岩爆解危深度的确定进行了定量分析及数学推导,提出了确定岩爆解危深度的计算方法和推导公式。