[發(fā)明專利]巷道交叉處相鄰兩面卸載應(yīng)變巖爆的實驗方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202111269077.5
• 申請日: 2021-10-29
• 公開（公告）號: CN113702167A
• 公開（公告）日: 2021-11-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉冬橋;凌凱;孫杰;李杰宇
• 申請（專利權(quán)）人: 中國礦業(yè)大學(xué)（北京）
• 主分類號: G01N3/02
• 分類號: G01N3/02;G01N3/08;G01N3/06
• 代理公司: 北京中北知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11253
• 代理人: 宋波

本發(fā)明提供了一種巷道交叉處相鄰兩面卸載應(yīng)變巖爆的實驗方法，包括工程現(xiàn)場測試巖石應(yīng)力大小、采集巖石樣品，并加工成長方體試樣；將加工后的巖石試樣放入巖爆實驗設(shè)備中，將三向應(yīng)力（σ₁、σ₂、σ₃）加載到長方體的六個面形成三向六面的受壓狀態(tài)；將其中兩個相交面上的應(yīng)力調(diào)整為位移控制，卸載與所述兩個相交面正對的面上的應(yīng)力，判斷是否發(fā)生巖爆；若發(fā)生巖爆，則實驗結(jié)束；以及若未發(fā)生巖爆，則同時增加留存的兩個相對面上的應(yīng)力直至巖爆發(fā)生。該方法模擬隧道交叉處巖體在開挖前后的應(yīng)力轉(zhuǎn)化，記錄巖爆過程，觀察破壞過程。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及隧道施工領(lǐng)域，特別涉及一種巷道交叉處相鄰兩面卸載應(yīng)變巖爆的實驗方法。

背景技術(shù)

為了滿足國家經(jīng)濟建設(shè)發(fā)展的需要，大量深部地下巖石工程（交通隧道和引水隧洞）開工建設(shè)，且深度逐年增加。進入深部以后，巖石所處的賦存環(huán)境愈加復(fù)雜，巖爆問題日益突出，已成為制約深部地下工程發(fā)展的重要因素。現(xiàn)場巖爆由于其突發(fā)性、隨機性以及破壞性等特點使得現(xiàn)場巖爆研究極為困難，因此室內(nèi)實驗成為巖爆研究的主要手段。現(xiàn)階段巖爆實驗都為單面卸載巖爆實驗，單面卸載巖爆實驗只能模擬隧道硐壁或掌子面的單面卸載的巖爆情況，然而由于地下工程日益復(fù)雜、隧道互相交叉，而且多數(shù)交叉處的巖石處于相鄰兩面卸載的應(yīng)力狀態(tài)，具有兩個臨空面，應(yīng)力集中現(xiàn)象更加明顯，巖爆災(zāi)害更容易發(fā)生。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種巷道交叉處相鄰兩面卸載應(yīng)變巖爆的實驗方法，該方法模擬隧道交叉處巖體在開挖前后的應(yīng)力轉(zhuǎn)化，記錄巖爆過程，觀察破壞過程。

為實現(xiàn)本發(fā)明目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種巷道交叉處相鄰兩面卸載應(yīng)變巖爆的實驗方法包括工程現(xiàn)場測試巖石應(yīng)力大小、采集巖石樣品，并加工成長方體試樣；將加工后的巖石試樣放入巖爆實驗設(shè)備中，將三向應(yīng)力（σ₁、σ₂、σ₃）加載到長方體的六個面形成三向六面的受壓狀態(tài)；將其中兩個相交面上的應(yīng)力調(diào)整為位移控制，卸載與所述兩個相交面正對的面上的應(yīng)力，判斷是否發(fā)生巖爆；若發(fā)生巖爆，則實驗結(jié)束；若未發(fā)生巖爆，則同時增加留存的兩個相對面上的應(yīng)力直至巖爆發(fā)生。

根據(jù)本發(fā)明的一實施方式，其中，所述長方體試樣的尺寸為150×150×150mm或100×100×200mm，表面平整度小于等于±0.05mm，且相鄰兩表面的垂直度偏差小于等于±0.25°。

根據(jù)本發(fā)明的一實施方式，其中，所述三向應(yīng)力（σ₁、σ₂、σ₃）的大小對應(yīng)于現(xiàn)場測量的巖石實際應(yīng)力大小，加載后巖石樣品內(nèi)部應(yīng)力分布均勻。

根據(jù)本發(fā)明的一實施方式，其中，所述巖爆實驗設(shè)備為真三軸巖爆實驗設(shè)備，所述三向應(yīng)力（σ₁、σ₂、σ₃）加載后保載5分鐘。

根據(jù)本發(fā)明的一實施方式，其中，三向應(yīng)力（σ₁、σ₂、σ₃）中，σ₁加載到長方體試樣的兩個相對面，σ₂包括σ₂₁和σ₂₂加載到長方體試樣的另兩個相對面，σ₃包括σ₃₁和σ₃₂加載到長方體試樣的剩余兩個相對面。

根據(jù)本發(fā)明的一實施方式，其中，將σ₂₂和σ₃₂調(diào)整為位移控制，快速卸載應(yīng)力σ₂₁和σ₃₁形成兩個相鄰的臨空面。

根據(jù)本發(fā)明的一實施方式，其中，當(dāng)σ₂₁和σ₃₁卸載后立刻發(fā)生巖爆，則表示實驗結(jié)束。