初始損傷對(duì)微擾動(dòng)觸發(fā)型巖爆影響的試驗(yàn)研究.pdf

1、巖爆是地下工程開挖過(guò)程中，由于地應(yīng)力突然釋放，硬脆性圍巖發(fā)生彈射破壞的地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)象。根據(jù)巖爆的發(fā)生機(jī)制，將巖爆分為自發(fā)型和擾動(dòng)觸發(fā)型。根據(jù)外界擾動(dòng)荷載的幅值相對(duì)大小，又可將擾動(dòng)觸發(fā)型巖爆分為強(qiáng)擾動(dòng)觸發(fā)型和微擾動(dòng)觸發(fā)型。微擾動(dòng)觸發(fā)型巖爆（以下簡(jiǎn)稱觸發(fā)型巖爆）是指發(fā)生前無(wú)明顯的應(yīng)力調(diào)整和微震活動(dòng)，圍巖的應(yīng)力調(diào)整累積到一定程度，處于巖爆發(fā)生前的臨界狀態(tài)，此時(shí)在遠(yuǎn)處傳來(lái)的微動(dòng)力擾動(dòng)荷載作用下發(fā)生彈射破壞的現(xiàn)象。除了受到動(dòng)力擾動(dòng)荷載和開挖后靜應(yīng)力

2、集中的程度等外界荷載影響之外，觸發(fā)型巖爆的發(fā)生與巖體本身的屬性包括巖體的損傷程度和完整性具有密切聯(lián)系。研究表明觸發(fā)型巖爆肯定發(fā)生在已損傷的圍巖中，同時(shí)深部地下工程施工中通過(guò)人為地增大圍巖的損傷程度以控制巖爆的發(fā)生或強(qiáng)度，因此初始損傷對(duì)觸發(fā)型巖爆的影響研究是具有現(xiàn)實(shí)意義的。
　　通過(guò)加熱到高溫然后冷卻的方法，制備了不同損傷程度的立方體花崗巖巖樣，采用廣西大學(xué)自主研發(fā)的高壓伺服動(dòng)真三軸試驗(yàn)機(jī)，開展了動(dòng)力擾動(dòng)荷載作用下的單面臨空真三軸巖

3、爆試驗(yàn)，在室內(nèi)模擬了不同初始損傷條件下巖石的觸發(fā)型巖爆孕育過(guò)程，分析了不同初始損傷對(duì)巖樣的觸發(fā)型巖爆的彈射過(guò)程、彈射動(dòng)能、破壞形態(tài)、巖爆碎塊的影響，為揭示初始損傷對(duì)觸發(fā)型巖爆的影響規(guī)律與機(jī)制提供科學(xué)依據(jù)。研究結(jié)果表明:
　　1.當(dāng)巖樣初始損傷度超過(guò)某個(gè)極限值時(shí)，動(dòng)力擾動(dòng)前所施加的靜應(yīng)力將導(dǎo)致巖樣發(fā)生自發(fā)型巖爆，觸發(fā)型巖爆將無(wú)法發(fā)生;
　　2.在靜應(yīng)力不導(dǎo)致巖樣破壞的條件下，在相同的靜應(yīng)力和動(dòng)力擾動(dòng)荷載組合作用下，隨著初始損傷

4、的增大巖樣越容易被動(dòng)力擾動(dòng)觸發(fā)巖爆，對(duì)于同一初始損傷巖樣，當(dāng)靜應(yīng)力水平超過(guò)或等于某一門檻值時(shí)觸發(fā)型巖爆才能發(fā)生;
　　3.觸發(fā)型巖爆的彈射動(dòng)能隨巖樣初始損傷呈現(xiàn)先增大后減小的變化趨勢(shì):與D（巖石初始損傷）=0，0.6，0.7相比，D=0.2，0.3，0.4下巖樣的彈射動(dòng)能較大，其中D=0.3時(shí)彈射動(dòng)能最大。此外，D≤0.3時(shí)，巖爆碎塊的平均破壞粒徑隨D增大呈小幅度增大趨勢(shì)，D＞0.3時(shí)，巖爆碎塊的平均破壞粒徑隨初始損傷度增大而大幅