【摘要】：巖爆是處于高地應(yīng)力狀態(tài)下的巖體,在某種因素的作用下突然釋放彈性應(yīng)變能的動力現(xiàn)象,頻繁發(fā)生于地下工程施工過程中,不僅威脅人員、機械安全,還制約經(jīng)濟發(fā)展和社會建設(shè),已成為深部地下工程中最突出的地質(zhì)災(zāi)害之一。目前,普遍采用錨桿支護的形式來防治巖爆,但從工程現(xiàn)場防治效果來看并不理想,許多已采用錨桿支護系統(tǒng)支護的隧洞仍發(fā)生了強烈的巖爆。因此,亟需開展相應(yīng)的研究去揭示錨桿支護條件下應(yīng)變型巖爆的發(fā)生過程與機理。本文分別從物理巖爆試驗和數(shù)值模擬試驗兩個角度來揭示錨桿支護條件下應(yīng)變型巖爆的過程。前者利用新型剛性真三軸巖爆試驗機,以白色花崗巖巖樣為試驗對象,通過改變巖樣上錨桿的數(shù)量與位置進行室內(nèi)物理巖爆試驗,再現(xiàn)了巖體在高地應(yīng)力水平下采取錨桿支護時所發(fā)生的巖爆,并借助高速攝像系統(tǒng)、數(shù)字影像運動分析軟件等試驗設(shè)備,多維度記錄巖爆彈射破壞全過程。后者利用UDEC二維離散元軟件,模擬錨桿支護條件下花崗巖試樣的巖爆過程,并以錦屏二級水電站施工過程中遭遇的一次巖爆實例為背景,模擬了不同密度的錨桿支護條件下隧洞的巖爆過程。研究結(jié)果表明:1、錨桿支護條件下的巖爆過程在宏觀上與無支護條件下相似,包括顆粒彈射、劈裂成板、剪切成塊、板折彈射四個階段,但在細(xì)觀上有所不同,表現(xiàn)為巖爆破壞始于錨桿與錨桿之間的區(qū)域,出現(xiàn)顆粒彈射現(xiàn)象,其中微裂紋向巖體深部發(fā)展并逐漸貫穿,引起塊體彈射,從而打破了錨桿支護系統(tǒng)的整體性,造成巖體松動,錨桿法向應(yīng)力急劇下降,錨桿加固作用減弱,錨固區(qū)域巖體最終也發(fā)生破壞。2、錨桿支護條件下錨桿與錨桿之間的巖體成為巖爆始發(fā)的薄弱地帶,且?guī)r爆一旦發(fā)生,危害相較無錨條件更嚴(yán)重,而錨桿并未充分發(fā)揮作用。3、在高地應(yīng)力水平下,一味加密錨桿不能杜絕巖爆發(fā)生,但不同密度錨桿支護條件下的巖爆特征不一:在高密度錨桿支護條件下,由于薄弱地帶不明顯,巖爆造成圍巖與錨桿聯(lián)合體整體性破壞;在低密度錨桿支護下,由于薄弱地帶的存在,巖爆破壞始于錨桿與錨桿之間的巖體并引起該區(qū)域巖體發(fā)生彈射,且?guī)r爆破壞范圍隨錨桿密度增大而減小。
[Abstract]:Rock burst is a dynamic phenomenon of releasing elastic strain energy under the action of some factors, which occurs frequently in the construction process of underground engineering. It not only threatens the safety of personnel, but also the safety of machinery. It also restricts economic development and social construction, and has become one of the most prominent geological disasters in deep underground engineering. At present, bolt support is widely used to prevent rockburst, but the effect of prevention and control is not ideal. Many tunnels which have been supported by bolting system still have strong rockburst. Therefore, it is urgent to carry out relevant research to reveal the occurrence process and mechanism of strain type rockburst under bolt support. In this paper, the process of strain type rockburst under bolt support is revealed from physical rock burst test and numerical simulation test. The former uses a new rigid true triaxial rockburst tester and takes the white granite sample as the test object. The indoor physical rockburst test is carried out by changing the number and position of the anchor rod on the rock sample. The rock burst occurred when the rock mass is supported by bolt under high ground stress level is reproduced. With the help of high speed camera system, digital image motion analysis software and other test equipment, the whole process of rock burst ejection damage is recorded in multiple dimensions. In the latter case, the rock burst process of granite specimen under bolt support is simulated by using UDEC two-dimensional discrete element software, and the background is a case of rock burst encountered in the construction process of Jinping II Hydropower Station. The rock burst process of tunnel under different density of bolt support is simulated. The results show that: 1, the rock burst process under bolting condition is similar to that under the condition of no support, including four stages: pellet ejection, split plate forming, shearing block, plate folding ejection, but different in meso. The failure of rock burst begins in the area between anchor rod and anchor rod, and the phenomenon of particle ejection occurs, in which the micro-crack develops into the deep rock mass and gradually runs through, which causes block ejection, thus breaking the integrity of the bolt support system and resulting in rock mass loosening. The normal stress of the bolt decreases sharply, the reinforcement of the bolt weakens, and the rock mass in the anchoring area is destroyed. 2. The rock mass between the anchor rod and the anchor rod becomes the weak zone of the rock burst under the condition of anchor support, and once the rock burst occurs, The damage is more serious than the condition without anchor, but the anchor does not play a full role. 3. Under the high ground stress level, the rock burst can not be stopped by infilling the anchor. However, the characteristics of rock burst under different density bolt support conditions are different: under the condition of high density bolt support, the rock burst results in the failure of rock mass and bolt association because the weak zone is not obvious; Under the low density bolt support, the rock burst failure begins with the rock mass between the anchor rod and causes the ejection of the rock mass in this area because of the existence of the weak zone, and the range of the rock burst failure decreases with the increase of the bolt density.
【學(xué)位授予單位】：廣西大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TV554

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