深埋地下洞室断裂型岩爆机理的数值模拟*

赵 红 亮,周 又 和

(1.兰 州大学土木 工程与力学 学院,甘肃 兰 州 730000; 2.兰州大学西部灾害与环境力学教育部重点实验室,甘肃 兰州730000)

深埋地下洞室断裂型岩爆机理的数值模拟*

赵 红 亮1,2,周 又 和1,2

(1.兰 州大学土木 工程与力学 学院,甘肃 兰 州 730000; 2.兰州大学西部灾害与环境力学教育部重点实验室,甘肃 兰州730000)

针对深部岩体中由断层、节理等不连续性结构面引发的岩爆地质灾害,根据深埋地下隧洞中潜在发震断裂的分布特征和几何形态建立数值分析模型,采用离散元单元法模拟存在刚性平直断裂的深部围岩的开挖响应,并分别考察开挖接近并通过断裂附近时围岩应力状态的变化特征。通过探讨断裂的存在对围岩应力状态改变的作用机理,揭示出断裂型岩爆是开挖面附近一定范围内存在的断裂构造在高应力作用下发生错动,导致能量突然释放,对围岩造成强烈冲击作用的结果,基本与地震的断层“粘滑”机制相类似。

爆炸力学;岩爆机理;离散单元法;地下洞室

随着西部大开发战略的实施,相应带动我国基础设施建设、资源与能源开发正以前所未有的速度蓬勃发展。受地形、地质条件限制,我国水能资源的开发主要分布于西部高山峡谷地区。在西部复杂地形和地质条件下 建设大 型地下 工程,不 可避免 地会出 现高应 力问题[1-2]。 深部地 下隧洞 的开挖 过程 一 般 处于高地应力状态下,由于开挖卸荷和复杂地质构造作用,围岩中的集中应力会突然释放,使坚硬脆性岩体发生爆裂、松脱、剥离、弹射乃至抛射性破坏等岩爆现象,给隧洞围岩的稳定性和人员设备安全造成严重 威 胁[3-4]。……