岩爆的洞室效应.pdfVIP

第 19 卷 　第 2 期 中国地质灾害与防治学报 Vol . 19 　No . 2 2008 年 6 月 The Chinese Journal of Geological Hazard and Control Jun . 2008 岩爆的洞室效应 1 2 孟陆波 ,赵建壮 ( 1. 成都理工大学 ,四川 成都 　610059 ; 2 . 四川省煤田地质工程勘察设计研究院 ,四川 成都 　610072) 摘要 :岩爆是高地应力区地下工程开挖中常见的一种地质灾害 。目前岩爆的发生条件多从地应力条件 、地层岩性 、岩 体结构 、埋深和地形 、地质构造作用 、水文地质条件 、开挖爆破等因素开展研究 。文章提出通过改变洞室断面形态及尺 寸预防岩爆发生的思路 ,在单因素分析条件下 ,通过有限元软件模拟不同洞室形状和尺寸的开挖 ,分析探讨同一尺 寸 、不同洞室形状下的岩爆强度和同一洞室形状 、不同尺寸下的岩爆强度 。结果表明:岩爆存在洞室形状效应 , 同一尺 ( ) 寸下 ,椭圆 谐洞 是对减少岩爆最有利的洞形 ,半圆直墙形和圆形其次 ,半圆形最差 ;岩爆存在洞室尺寸效应 , 同一洞 室形状下的岩爆都随洞室开挖尺寸的增大而增强 。同时 ,通过双曲线和指数函数的拟合表明 ,岩爆强度不会无限上 涨 ,而是最终趋于一个稳定值 。 关键词 :岩爆 ;形状效应 ;尺寸效应 ;洞室断面 ;地应力 ( ) 文章编号 2008 中图分类号 :P6425 文献标识码 :A 岩爆预测判据的理论依据 ,可表述为处于高地应力环 1 　引言 境 、结构完整 、硬脆性围岩 ,在隧道开挖后 ,切应力达 岩爆是高地应力区地下工程开挖过程中常遇到 到或接近围岩无侧限压缩强度 ,在其它因素的诱发 的一种人类活动诱发的地质灾害 。一般认为岩爆是 下 ,围岩便以岩爆的形式失稳[6 ] 。由此可归纳出岩爆 地下工程开挖过程中在高地应力条件下 ,硬脆性围岩 的发生需要 2 个基本条件 ,即围岩条件及应力条件一 因开挖卸荷导致洞壁应力分异 。储存于岩体中的弹 般为施工爆破对岩体产生的震动 。波兰学者 A . Q . 性应变能突然释放 ,因而产生爆裂松脱 、剥落 、弹射甚 Kidybinski 提出的基于能量学观点的岩爆倾 向性指 [7 ] 至抛掷现象的一种动力失稳地质灾害 。岩爆发生具 数 从围岩条件给出了岩爆分级判据 ;基于强度理论 [8 ] 有突发性 ,它直接威胁洞内施工人员和设备的安全 , 的应力强度比判别法 从应力条件给出了岩爆分级 影响隧道正常施工 。 判据 。这 2 个判据在国内外都得到广泛应用 。由此 , 目前 ,关于岩爆的发生条件多从地应力条件 、地