地下洞室围岩脆性破坏时的应力特征研究  

Study of stress characteristics of brittle failures of rock around underground openings

作　　者：王成虎[1] 宋成科[1] 刘立鹏[2] 

机构地区：[1]中国地震局地壳应力研究所,北京100085 [2]中国水利水电科学研究院岩土工程研究所,北京100048

出　　处：《岩土力学》2012年第S1期1-7,共7页Rock and Soil Mechanics

基　　金：中央级科研院所基本科研业务专项资助项目(No.ZDJ2009-5);铁道部重大课题;隧道围岩稳定性及其控制技术研究(No.2009G005-D)

摘　　要：在高应力作用下,岩爆、钻孔崩落、片帮都是地下空间硬脆围岩中常见的破坏现象,这三类现象本质上均可归于完整岩体的脆性破坏,它们分别反映了高应力作用下完整岩体不同的破坏程度。通过对前人关于岩爆判据、钻孔崩落判据和片帮应力强度比判据研究成果的类比分析可知,这些脆性破坏现象在破坏时具备相同的应力背景条件。脆性破坏的应力条件可以用地下空间周边切向最大应力与岩石单轴抗压强度之比(σθmax/σci)或者工程区最大主应力与岩石单轴抗压强度之比(σ1/σci)来描述,两种指标本质上反映了相同的应力背景条件。对于σθmax/σci,σθmax/σci=0.4±0.1是发生脆性破坏的应力临界条件;对于σ1/σci,σ1/σci=0.15±0.05是发生脆性破坏的应力临界条件。大量的工程实例和基于Hoek-Brown强度准则的力学分析也证明了这一背景条件的正确性。这里两种指标都取了一个范围,主要是由于不同的岩体分级、岩性和工程地质条件会对指标的界定产生较为显著的影响。在高应力作用下,岩爆、钻孔崩落、片帮都是地下空间硬脆围岩中常见的破坏现象,这三类现象本质上均可归于完整岩体的脆性破坏,它们分别反映了高应力作用下完整岩体不同的破坏程度。通过对前人关于岩爆判据、钻孔崩落判据和片帮应力强度比判据研究成果的类比分析可知,这些脆性破坏现象在破坏时具备相同的应力背景条件。脆性破坏的应力条件可以用地下空间周边切向最大应力与岩石单轴抗压强度之比(σθmax/σci)或者工程区最大主应力与岩石单轴抗压强度之比(σ1/σci)来描述,两种指标本质上反映了相同的应力背景条件。对于σθmax/σci,σθmax/σci=0.4±0.1是发生脆性破坏的应力临界条件;对于σ1/σci,σ1/σci=0.15±0.05是发生脆性破坏的应力临界条件。大量的工程实例和基于Hoek-Brown强度准则的力学分析也证明了这一背景条件的正确性。这里两种指标都取了一个范围,主要是由于不同的岩体分级、岩性和工程地质条件会对指标的界定产生较为显著的影响。

关 键 词：高应力 脆性破坏 岩爆 钻孔崩落 应力强度比 

分 类 号：P634.1[天文地球—地质矿产勘探] TU45[天文地球—地质学]