高地应力水平岩层隧道岩爆机理研究

• 作者: 田青峰 袁照辉 姚志刚 马志国 张睿 方勇
• 来源期刊: 西南公路
• 学科: 交通运输
• 关键词: 超大埋深隧道 水平岩层 岩爆机理 数值模拟 弹性应变能 应力路径
• 年，卷（期）: 2020,（4）
• 页码范围: 57-64
• 页数: 8页
• 分类号: U455

摘要

水平层状硬脆性岩体,在高地应力的作用下,由于开挖卸荷过程引起的隧道应力调整,会使得开挖范围内一定区域的弹性应变能不断积累,当达到一定程度时就会形成岩爆。为了研究高地应力下水平岩层的岩爆机理,本文依托大峡谷超大埋深隧道,采用有限差分软件,建立了水平岩层和均质岩层两种工况,从弹性应变能和应力路径两个方面分析了水平岩体岩爆的风险性。研究结果表明:在构造应力场的作用下,水平岩层与均质岩层存在较大差别,由于开挖卸荷作用,隧道开挖后,水平岩层掌子面所在环状区域应变能最大,且在开挖前后隧道周边不同位置都出现应变能突变,均质围岩开挖后应变能突变较小。应力路径中两种工况下最大主应力和弹性应变能的变化趋势一致,水平岩层中拱顶和拱底区域的应力差随开挖进行不断增大,其他位置则在开挖到监测点所在断面时发生突变,造成岩石劣化,掌子面环状区域岩爆的风险增加。