考虑围岩损伤效应的深埋洞室岩爆试验研究

摘要

为了深入研究围岩损伤对岩爆机制影响，进行损伤区模拟材料比选，制作含损伤区试件(1000 mm×600 mm×400 mm),利用自主研制的岩爆模型试验系统钻进装置对试件进行洞室开挖(孔径110 mm),随后采取逐级加载的方式对不同损伤区厚度的试件开展了考虑围岩损伤效应的深埋洞室岩爆模型试验，试验过程中利用摄像头监控洞壁破坏过程，基于橡皮纸模型原理对洞壁图像进行图像展开，并对展开图像进行盒维数计算分析。结果表明：岩爆宏观破坏过程分为裂纹萌生、碎粒弹射、裂纹扩展和碎片迸射阶段；随着损伤区厚度增加，试件洞室侧墙破坏深度也逐步增大；在左、右洞壁的盒维数缓慢提升、急剧增长阶段，洞壁盒维数增长率随着损伤区厚度的增加呈直线下降趋势；随着损伤区厚度增加，加载过程中洞壁裂纹主要集中在损伤区内部，洞室破坏时洞壁破坏深度增大。研究成果进一步揭示围岩损伤条件下深埋洞室岩爆孕育与破坏机制。

关键词

洞室 / 损伤效应 / 岩爆 / 盒维数 / 图像展开

基金资助

国家自然科学基金(42077228)