真三轴条件下含隐伏结构面岩体的岩爆特征研究

摘要

含结构面岩体岩爆是损害人员和财产安全的重要灾害之一.基于真三轴单面临空加载岩爆试验,联合声发射监测、三维扫描技术,研究了隐伏贯通结构面参数对花岗岩的岩石强度、岩爆特征和破坏形态的影响,分析了结构面抗剪强度与岩爆坑体积之间的关系.研究结果表明:含不同结构面的岩石抗压强度均有折减;结构面倾角于30°～60°范围内时,其减弱岩石强度的能力先增大后减小,结构面倾角改变,岩爆位置及损伤程度随之改变;结构面长度增加,岩石峰值应力减小,较短的结构面导致岩石发生局部剪切破坏或劈裂破坏,而较长的结构面则引发整体剪切破坏或滑移破坏;注浆可使含结构面岩石抗压强度提升11.6%左右,结构面注浆能够减少剪切作用下结构面位置岩块变形和位移;结构面的存在可使岩石屈服阶段时间占比增加1%～14%,使岩石破坏过程能量“徒增期”个数扩增,且结构面注浆可提升岩体在失稳阶段的持续时间;隐伏贯通结构面的抗剪强度和岩爆剧烈程度存在反比关系,结构面抗剪强度越高,岩样分形维数越低,岩爆坑体积越小,岩爆剧烈程度减弱.含隐伏结构面岩石的岩爆发生机制主体分为剪切滑移型和张拉-剪切混合型2种.研究成果可为地下开采时在高应力情况下含隐伏贯通结构面岩体的工程灾害防控与治理提供参考.

关键词

岩爆 / 隐伏贯通结构面 / 注浆 / 岩爆坑