静动荷载作用下应变型岩爆脆性破坏区预测研究

徐士良，何怀虎

（安徽建筑大学 土木工程学院，安徽 合肥 230601）

随着我国地下工程建设的蓬勃发展，水利水电、交通隧道和核废料处置等工程的岩体破坏力学行为越来越复杂，特别是在高地应力、高地震烈度、强卸荷等复杂地质环境中，地下工程硬脆性岩体极易发生岩爆等由应力主导的脆性破坏。影响岩爆发生的因素包括内因、外因和诱因，内因是指坚硬岩体本身具有岩爆倾向性；外因是指地下工程处于高地应力环境之中；诱因是指地下工程受到开挖卸荷和地震等外界扰动作用。因此，根据岩爆的动力来源，冯涛等把岩爆分为静力本源型岩爆和动力激励型岩爆；Kaiser 等把岩爆分为破裂溃曲型、地力弹射型和动力塌方型，如图1 所示。钱七虎根据结构面分布情况把岩爆分为应变型、地质构造型以及应变与构造杂交型。岩爆严重时会造成工作面设备损坏和危害施工工人生命安全，给地下工程施工和岩爆防治带来极大的挑战。

图1 岩爆类型示意图

岩爆是由静力荷载与动力荷载共同作用而诱发的地质灾害。岩爆预测是岩爆研究的重要内容，包括岩爆发生位置预测、岩爆等级预测和岩爆破坏区范围预测等，其中岩爆脆性破坏区范围是岩爆支护设计的关键技术参数，也是地下工程围岩稳定性分析的重要内容。根据Kaiser 等的研究，当岩爆脆性破坏区深度小于0.25 m，属于轻微岩爆；当岩爆脆性破坏区深度达到0.25～0.75 m 时，属于中等岩爆；当岩爆脆性破坏区深度达到0.75～1.5 m时，属于严重岩爆。……