[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

技術領域

本發明屬于地下工程技術領域，特別涉及一種巖爆預報方法。

背景技術

巖爆是高地應力條件下的地下洞室開挖過程中，因圍巖開挖卸荷而發生脆性破壞，儲存于巖體中的彈性應變能突然釋放且產生爆裂松脫、剝落、彈射甚至拋擲現象的一種動力失穩地質災害，是一種容易導致設備損壞或人員傷亡的微震。巖爆主要由巖體的能量來源、能量儲存與能量釋放三個基本因素決定，影響這三個因素的條件不是單一的，主要有地應力、地層巖性、洞室的空間布置等。

巖爆預報問題是世界性的地下工程難題之一，國內外許多學者從多方面對巖爆問題進行了大量的研究，得到較多可應用于工程實踐中的巖爆預測方法、防治措施，如陶振宇判據、二郎山公路隧道巖爆判別方法、秦嶺巖爆判別方法、臨界埋深判據、Barton判據、Russense判據、Turchaninov判據、Kidybinski方法、Hoek判據等，并結合現場巖爆現象及室內試驗表征對巖爆機理進行研究，得到許多有益的結果。鑒于巖爆預報的復雜性，目前對巖爆成因及機理的認識尚處在探索階段，因此現有巖爆預報的研究大多基于巖爆的某一個或幾個特征，導致預報準確率不高，且只適用于某類地層條件，不具備推廣價值。究其原因，是沒有對巖爆進行多因素系統地分析研究預報，這也與地下工程的復雜性有關，即每個工程的地層巖性、賦存條件等等各不相同。因此，需要一種能夠綜合分析影響巖爆的幾種主要因素可較準確地預報巖爆的方法。

發明內容

本發明的目的是：提供一種對深埋近水平巖層地區的地下工程巖爆進行多因素綜合預報的方法。

本發明的技術方案是：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