[發明專利]高地應力地區近水平巖層巖爆的綜合預報方法

無效

• 申請號: 201210210661.8
• 申請日: 2012-06-26
• 公開（公告）號: CN102749660A
• 公開（公告）日: 2012-10-24
• 發明（設計）人: 羅立平;陳朝東;張晨峰;鄭治隆;李彥恒;李劍峰
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍第二炮兵工程設計研究所
• 主分類號: G01V9/00
• 分類號: G01V9/00
• 代理公司: 中國人民解放軍第二炮兵專利服務中心 11040
• 代理人: 肖進

1.一種高地應力地區近水平巖層巖爆的綜合預報方法，它包括以下步驟：

A.進行巖石力學試驗，初步預判工程區巖爆烈度

取工程區不同區段的典型巖樣做室內巖石力學試驗，測定巖石單軸抗壓強度σ_c；

取工程區不同區段的典型巖樣做巖爆傾向性試驗，根據室內試驗得到的巖石力學參數，以A.Kidybinski提出的巖爆傾向性指標，判斷巖爆傾向性指數；具體方法為：在進行單軸抗壓強度試驗時先將巖石試件加載到0.7σ_c～0.8σ_c，σ_c為巖石單軸抗壓強度，然后再卸載到0.05σ_c，定義卸載所釋放的彈性應變能φ_sp與耗損的彈性應變能φ_st之比值W_et＝φ_sp/φ_st為巖爆傾向性指數；根據波蘭國家標準：W_et≥5.0，將發生嚴重巖爆傾向；W_et＝3.5～5.0，將發生中等烈度巖爆傾向；W_et＝2.0～3.5，將發生輕微烈度巖爆傾向；W_et＜2.0，不會發生巖爆傾向；

B.測量工程區的三維地應力，預判工程區的巖爆烈度

根據工程規模和地質構造的復雜程度，確定不少于4個的測點，采用應力解除法、水壓致裂法測定工程區三維地應力；利用最大主應力σ₁的大小和巖石單軸抗壓強度σ_c的比值判斷可能的巖爆烈度；具體判據為：σ_c/σ₁＜2.5將發生嚴重巖爆；σ_c/σ₁＝2.5～5.5，將發生中等烈度巖爆；σ_c/σ₁＝5.5～14.5，將發生輕微烈度巖爆；σ_c/σ₁≥14.5，無巖爆發生；

C.綜合地質素描、工程物探、超前鉆孔等成果，建立工程區的三維地質模型，結合步驟A和B，初步實現工程區巖爆的宏觀分區預測

根據掌子面開挖揭露的地層巖性，進行現場地質素描；根據工程規模和地質建模的需要，在典型斷面進行超前鉆孔和洞內鉆探，記錄地層巖性和鉆孔中其他的地質現象；綜合地質素描和鉆孔記錄的結果，建立工程區三維地質模型；根據步驟A和B中巖爆預報的判斷指標，初步實現工程區的巖爆宏觀分區預測；

D.建立工程區的三維數值計算模型，進行數值計算，預測工程區可能發生巖爆的具體部位

根據步驟B的地應力測量結果進行地應力場模擬，施加邊界條件，使地應力場應力值接近實測地應力值，滿足三維仿真計算要求；根據步驟C建立的工程區三維地質模型，進行隧洞開挖模擬，分析開挖后的隧洞變形及受力情況；再進行襯砌和噴錨支護模擬，施加錨桿支護，分析襯砌及噴錨支護效果及錨桿受力情況，計算出隧道圍巖的三維應力分布，找出隧道圍巖各個部位的最大切向應力；

采用Russense巖爆判別法預測工程區可能發生巖爆的具體部位：模擬計算出的隧道圍巖各個部位最大切應力σ_θ和最大主應力σ_c的比值，即σ_θ/σ_c≥0.55，將具有嚴重巖爆傾向；σ_θ/σ_c＝0.35～0.55，將具有中等烈度巖爆傾向；σ_θ/σ_c＝0.2～0.35，將具有輕微烈度巖爆傾向；σ_θ/σ_c＜0.2，不會發生巖爆；

E.綜合評價，預報工程區可能發生巖爆的部位和烈度

根據步驟A、B和D中所列判據，結合步驟C中的地質情況，對工程區圍巖進行巖爆預報的綜合評價，預報可能發生巖爆的部位和烈度。