板裂狀隧道圍巖破裂及突水試驗(yàn)研究.pdf

1、板裂狀隧道圍巖由于受極發(fā)育的層間錯(cuò)動(dòng)影響而具有明顯的結(jié)構(gòu)性，其變形破壞特征更為復(fù)雜。尤其在高地應(yīng)力區(qū)脆性硬巖隧道開挖中，板裂化形成的板裂狀圍巖會(huì)產(chǎn)生突發(fā)性破裂，破裂強(qiáng)烈時(shí)還會(huì)出現(xiàn)巖爆等不良地質(zhì)現(xiàn)象，危及洞內(nèi)施工人員安全。本文以硬脆性巖體為原型，在遵循相似理論的基礎(chǔ)上，通過(guò)室內(nèi)物理模型試驗(yàn)對(duì)板裂狀隧道圍巖破裂及突水的過(guò)程與其影響因素進(jìn)行研究，并結(jié)合材料力學(xué)壓桿穩(wěn)定問(wèn)題對(duì)板裂狀圍巖破裂失穩(wěn)機(jī)理進(jìn)行分析。主要研究工作如下:
　　(1)以

2、硬脆性流紋巖為試驗(yàn)圍巖的原型，根據(jù)其力學(xué)及變形特征，在前人對(duì)脆性巖體相似材料的基礎(chǔ)上，通過(guò)改變石膏、水泥、砂和水四種材料的配比得到滿足本次試驗(yàn)巖體物理力學(xué)特性要求的模型相似材料;
　　(2)針對(duì)模型試驗(yàn)的研究目的，自主研制模型框架、加載及平面應(yīng)變約束系統(tǒng)，并根據(jù)板裂狀隧道圍巖的特征及原型巖石的力學(xué)性質(zhì)，運(yùn)用相似理論，設(shè)計(jì)初始板裂化后形成的直墻板裂狀隧道模型，研究其在雙軸加載及板間空隙水壓作用下圍巖變形特征與破壞模式;
　　(

3、3)運(yùn)用物理模型試驗(yàn)研究了板裂圍巖厚度為10mm、20mm及30mm隧道模型，揭示了雙軸加載條件下不同板裂圍巖厚度隧道的變形特征及直墻板裂化圍巖的破壞過(guò)程，并對(duì)比分析了隧道圍巖各變形階段的應(yīng)力分布規(guī)律;
　　(4)通過(guò)對(duì)板裂厚度為30mm的隧道進(jìn)行板間空隙水壓加載破壞試驗(yàn)，揭示了空隙水壓作用下板裂狀隧道圍巖的破壞及突水特征，并與相同板裂厚度雙軸加載破壞的隧道模型相對(duì)比，得到了兩種加載方式下板裂狀隧道圍巖的破裂過(guò)程及應(yīng)力分布的差異;