[發(fā)明專利]一種用于地下洞室?guī)r爆破壞模式的預(yù)報方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410023513.4
• 申請日: 2014-01-20
• 公開（公告）號: CN103728437A
• 公開（公告）日: 2014-04-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 高玉生;賈國臣;程向民;趙國斌
• 申請（專利權(quán)）人: 中水北方勘測設(shè)計研究有限責(zé)任公司
• 主分類號: G01N33/24
• 分類號: G01N33/24
• 代理公司: 天津市鼎和專利商標(biāo)代理有限公司 12101
• 代理人: 李鳳

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于地下工程技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種用于地下洞室?guī)r爆破壞模式的預(yù)報方法。

背景技術(shù)

巖爆是一種地下洞室開挖過程中常見的地質(zhì)災(zāi)害，一般發(fā)生于高地應(yīng)力條件下的硬脆性巖體的開挖過程中。巖爆發(fā)生時，破碎巖體一般會以板狀、片狀剝落或塊狀、碎塊狀彈射的方式脫離母巖，因其發(fā)生具有突發(fā)性、滯后性等特點，常會對施工人員和設(shè)備產(chǎn)生較大的影響，有時烈度等級高的巖爆會造成機(jī)會人亡的慘劇。

在巖爆的破壞模式方面，往往認(rèn)為彈射與剝落的破壞形式與巖爆的烈度等級有關(guān)。然而，破壞模式不同，譬如片狀或板狀剝落破壞時因破碎巖塊質(zhì)量大，巖體中剩余能量不足以使片狀或板狀巖塊彈射出來，但由于其破碎巖塊規(guī)模較大，雖無彈射現(xiàn)象，但其破壞影響是不容忽視的，若將此類巖爆劃歸為低烈度等級顯然是不合理的；當(dāng)碎塊狀或塊狀巖塊可能會以彈射的形式脫離母巖時，一般破碎巖塊的數(shù)量較小、影響輕微，若以此將其劃歸為高烈度等級高的巖爆也顯然是不合理的。因此，準(zhǔn)確的判斷巖爆的破壞模式對于巖爆烈度等級的劃分具有顯著的意義，也更有利于采用合理有效的巖爆防護(hù)與治理模式。

研究者們根據(jù)巖爆發(fā)生時破碎巖體的破壞模式不同，將其分為連續(xù)型、間斷型、零星型等空間模式類型，還包括松動脫落型、爆裂脫落型等破壞形式類型，這些分類基本上是基于地下洞室開挖后破碎巖體的破壞形式而歸納總結(jié)出來的，如何在開挖之前較為準(zhǔn)確地預(yù)報巖爆的破壞模式尚未有一套成熟的方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供了一種對巖爆的預(yù)報與防治能夠起到很好的指導(dǎo)作用的用于地下洞室?guī)r爆破壞模式的預(yù)報方法。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種用于地下洞室?guī)r爆破壞模式的預(yù)報方法，包括以下步驟：

A、確定判斷部位的最大初始地應(yīng)力的產(chǎn)狀T₁；

B、確定巖體中發(fā)育的優(yōu)勢結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀T₂；

C、確定壓應(yīng)力區(qū)洞壁的臨空面產(chǎn)狀T₃

利用有限元軟件計算出隧洞開挖后的洞壁巖體應(yīng)力等值線圖，分析壓應(yīng)力區(qū)所在位置，確定壓應(yīng)力區(qū)域范圍內(nèi)洞壁臨空面的產(chǎn)狀T₃；

D、確定三個產(chǎn)狀之間的組合關(guān)系

根據(jù)步驟A、B、C得到的三個產(chǎn)狀T₁、T₂和T₃，利用赤平投影法分析三個產(chǎn)狀之間的關(guān)系，分別得出T₁和T₃、T₂和T₃兩種組合的交線產(chǎn)狀，即T₁₃和T₂₃；

E、預(yù)報巖爆破壞模式

當(dāng)T₁₃和T₂₃的夾角θ≥30°時，壓應(yīng)力區(qū)巖體易于沿優(yōu)勢結(jié)構(gòu)面破壞形成板裂化結(jié)構(gòu)的巖爆爆裂體，以板狀、片狀巖塊的形式脫離母巖，表現(xiàn)為剝落破壞，為板裂化破壞模式；當(dāng)T₁₃和T₂₃的夾角θ＜30°時，壓應(yīng)力區(qū)巖體內(nèi)會形成除優(yōu)勢結(jié)構(gòu)面以外新的破裂面，與優(yōu)勢結(jié)構(gòu)面組合形成切割化結(jié)構(gòu)的巖爆爆裂體，以塊狀、碎塊狀巖塊的形式脫離母巖，表現(xiàn)為彈射破壞，為碎裂化破壞模式。

所述步驟A是依工程布置形式及地質(zhì)構(gòu)造的關(guān)系，采取水壓致裂法或應(yīng)力解除法測量工程區(qū)的地應(yīng)力場，得出工程區(qū)的最大初始地應(yīng)力的產(chǎn)狀T₁。

所述步驟B是通過現(xiàn)場地面調(diào)查與地質(zhì)編錄，確定巖體中的優(yōu)勢結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀T₂。

所述步驟巖爆爆裂體是指地下洞室開挖后形成于洞壁壓應(yīng)力集中區(qū)域的破碎結(jié)構(gòu)巖體。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明的巖爆破壞模式預(yù)報方法，是基于巖爆的形成機(jī)理提出的。“巖爆爆裂體”概念將地下洞室開挖后和巖爆發(fā)生前的破碎結(jié)構(gòu)巖體作為有巖爆發(fā)生巖體的載體，對于認(rèn)識巖爆的破壞模式起到了極大的幫助作用。基于不同的巖爆爆裂體結(jié)構(gòu)形式與巖爆的破壞模式對應(yīng)起來，可以有效的降低巖爆造成的損失并針對性的采取巖爆防治措施。

附圖說明

圖1為本發(fā)明用于地下洞室?guī)r爆破壞模式的預(yù)報方法的流程圖。

具體實施方式

如圖1所示，本發(fā)明的用于地下洞室?guī)r爆破壞模式的預(yù)報方法，包括以下步驟：

A、確定判斷部位的最大初始地應(yīng)力的產(chǎn)狀T₁；

B、確定巖體中發(fā)育的優(yōu)勢結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀T₂；