發(fā)布時(shí)間：2021-10-27 07:53

　　以引漢濟(jì)渭秦嶺輸水隧洞5號(hào)支洞為研究對(duì)象,微震監(jiān)測(cè)技術(shù)為手段,微震數(shù)據(jù)及巖爆實(shí)錄資料為基礎(chǔ),分析了誘發(fā)巖爆的原因,并在此基礎(chǔ)上探究了微震事件活動(dòng)與巖爆的關(guān)系。研究結(jié)果表明:地應(yīng)力和掘進(jìn)速率是誘發(fā)巖爆產(chǎn)生的主要影響因素,且埋深不同,其對(duì)巖爆產(chǎn)生的影響程度不同;微震事件的空間分布特征與掌子面位置存在緊密聯(lián)系,其"時(shí)、空、強(qiáng)"特征可以形象地演示巖爆的產(chǎn)生過程并用于對(duì)巖爆的預(yù)測(cè)預(yù)警;巖爆不會(huì)一直持續(xù)發(fā)生,而是會(huì)經(jīng)歷擾動(dòng)開挖-裂隙產(chǎn)生-巖體儲(chǔ)能-裂紋發(fā)育貫通-能量釋放的過程,且當(dāng)能量釋放不徹底時(shí),容易形成頻發(fā)型巖爆。 

【文章來源】：人民長(zhǎng)江. 2020,51(03)北大核心

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

引漢濟(jì)渭嶺北輸水隧洞5號(hào)洞縱斷面

秦嶺輸水隧洞5號(hào)支洞于2018年6月19日開始安裝設(shè)備,20～29日調(diào)試設(shè)備、調(diào)整參數(shù),30日開始正常監(jiān)測(cè)。圖2為2018年7月1日至2018年12月27日每月巖爆總數(shù)與微震事件和垂直埋深規(guī)律圖。其中圖2(a)為巖爆和微震事件與埋深之間的關(guān)系研究,此處埋深為當(dāng)月內(nèi)發(fā)生巖爆位置上覆巖層最高垂直埋深,為了方便描述,稱為埋深。從圖2(a)可以看出:巖爆數(shù)量隨著埋深增加呈現(xiàn)出遞增趨勢(shì),且在8～9月份之間出現(xiàn)突增現(xiàn)象,表明隧洞深度是影響巖爆發(fā)生因素之一,而突增變化表明埋深在8～9月份時(shí)對(duì)巖爆影響較大或是其他影響因素共同作用的結(jié)果。微震事件數(shù)和巖爆數(shù)總體呈相似的遞增趨勢(shì),在10月份時(shí)出現(xiàn)異常。這是因?yàn)?0月份時(shí)雖然出現(xiàn)巖爆次數(shù)相對(duì)較多,但多為輕微巖爆和少量中等巖爆,微破裂相對(duì)與其他月份產(chǎn)生數(shù)量較少,因此出現(xiàn)與巖爆數(shù)量不同步現(xiàn)象,故綜合分析,微震事件與巖爆數(shù)具有很好的關(guān)聯(lián)性,可以用于表達(dá)巖爆在三維空間中的動(dòng)態(tài)失穩(wěn)。圖2(b)為埋置深度變化程度對(duì)巖爆成因的誘發(fā)力度,顯示了觀察埋深和巖爆變化量之間的關(guān)系。圖2(b)中第一和第二縱坐標(biāo)軸分別表示2018年下半年各相鄰月份之間巖爆發(fā)生數(shù)量和埋深的變化值,第三縱坐標(biāo)表示埋深變化量和巖爆變化量的比值,它表示在垂直應(yīng)力作用下,相鄰月份之間埋深變化量對(duì)巖爆產(chǎn)生的影響程度,即比值越小表示埋深對(duì)巖爆影響程度越大。如圖2(b)所示,巖爆變化量和埋深變化量均先增大后減小,再增大,進(jìn)一步印證了埋深是巖爆產(chǎn)生的原因之一。變化量比值呈現(xiàn)先減少后增加的趨勢(shì),而非直線變化,表明埋深僅是巖爆產(chǎn)生的原因之一,巖爆是多種因素共同作用的結(jié)果。其次還表明,埋深的增加對(duì)巖爆產(chǎn)生的影響程度有先增加后減少的趨勢(shì),且當(dāng)埋深較小時(shí),其對(duì)巖爆產(chǎn)生的影響程度較小,且變化幅度較大,原因在于埋深較小時(shí),垂直應(yīng)力相對(duì)較小,其他影響因素共同作用的程度較明顯。而當(dāng)埋深較大時(shí),埋深對(duì)巖爆產(chǎn)生的影響程度雖然逐漸變小,但是其曲線變化相對(duì)緩慢,且逐漸增大后的最大值也小于埋深較小時(shí)的比值。其原因可能有兩種:一種是埋深越大,構(gòu)造應(yīng)力等其他作用力或其他影響因素對(duì)巖爆的影響程度逐漸增大,并逐漸超過垂直應(yīng)力變化帶來的影響;另一種是隧道在開挖過程中,臨空面的形成,促使應(yīng)力向深處重新分布,形成新平衡的二次應(yīng)力場(chǎng),致使巖體出現(xiàn)新的裂紋,而埋深和應(yīng)力增大,起到了“愈合”裂紋的效果,致使下次巖爆產(chǎn)生時(shí)垂直應(yīng)力對(duì)巖體的直接作用出現(xiàn)延遲,導(dǎo)致對(duì)巖爆的影響程度出現(xiàn)緩慢降低的現(xiàn)象。同時(shí),圖2(a)也表明了8～9月份出現(xiàn)的突增現(xiàn)象是因?yàn)槁裆畹脑黾酉鄬?duì)較大導(dǎo)致了巖爆數(shù)量的驟然變化。

經(jīng)分析,出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因?yàn)?在7～8月份,掘進(jìn)量為2018年下半年最高量,而巖爆數(shù)量卻為下半年的最低值,表明掘進(jìn)條件良好,掘進(jìn)速率對(duì)巖爆不產(chǎn)生大的影響。為了縮短工期和增加經(jīng)濟(jì)效益,施工單位亦加大了掘進(jìn)速度,雙重原因?qū)е?,8月份掘進(jìn)量為下半年最高量。8～9月份期間,以7,8月2個(gè)月為施工經(jīng)驗(yàn),認(rèn)為掘進(jìn)速率仍對(duì)巖爆影響較小,所以掘進(jìn)速率仍然以前兩個(gè)月為比照,快速掘進(jìn)。而此時(shí)掘進(jìn)速率對(duì)巖爆的影響逐漸增加,致使巖爆數(shù)量迅速增加,而產(chǎn)生的巖爆并沒有影響TBM機(jī)器的持續(xù)掘進(jìn),所以出現(xiàn)了9月份巖爆數(shù)量高,掘進(jìn)量大的現(xiàn)象。第四季度開始的變化表明,巖爆與掘進(jìn)速率開始出現(xiàn)同步,掘進(jìn)對(duì)巖爆產(chǎn)生的影響逐漸增加,但由于9份開挖過快,巖體內(nèi)部產(chǎn)生的應(yīng)力分配尚未結(jié)束,新的平衡尚未形成,持續(xù)掘進(jìn)造成巖爆極易產(chǎn)生。為了安全起見,施工單位也降低了掘進(jìn)速率,便有了10月份掘進(jìn)巖爆數(shù)量大而掘進(jìn)量少的局面,之后一直到12月份,開挖擾動(dòng)對(duì)巖爆產(chǎn)生的影響一直存在。巖體巖爆的產(chǎn)生主要受地應(yīng)力及開挖擾動(dòng)共同作用的影響,而地應(yīng)力的類型主要包括垂直應(yīng)力和構(gòu)造應(yīng)力。對(duì)上述巖爆、微震事件與埋深和掘進(jìn)速率關(guān)系的綜合分析表明:所研究洞段在埋深較小時(shí),自重應(yīng)力和掘進(jìn)速率對(duì)巖爆的影響程度相對(duì)較小,主要受構(gòu)造應(yīng)力作用;隨著埋深的增大,各影響因素的共同作用是巖爆產(chǎn)生主要因素。

【參考文獻(xiàn)】：
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博士論文
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本文編號(hào)：3461182