[發(fā)明專利]交叉巷道相鄰兩面卸載應變巖爆的實驗方法

在審

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• 申請日: 2022-04-29
• 公開（公告）號: CN114965107A
• 公開（公告）日: 2022-08-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉冬橋;凌凱;李杰宇;張路路
• 申請（專利權(quán)）人: 中國礦業(yè)大學（北京）
• 主分類號: G01N3/313
• 分類號: G01N3/313;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)明提供了一種交叉巷道相鄰兩面卸載應變巖爆的實驗方法，包括工程現(xiàn)場測試巖石應力大小、采集巖石樣品，并加工成正方體試樣；將加工后的巖石試樣放入巖爆實驗設(shè)備中，將三向應力(σ₁、σ₂、σ₃)加載到正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力轉(zhuǎn)化，記錄巖爆過程，觀察破壞過程，解決了現(xiàn)有技術(shù)中無法實現(xiàn)試驗模擬時卸載兩個相鄰面上應力的情況，通過應力與摩擦力大小關(guān)系判斷受力是否平衡進而進行巖爆試驗，還利用應力和摩擦力建立的平衡關(guān)系經(jīng)多次試驗得出應力的賦值范圍。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及隧道施工領(lǐng)域，特別涉及一種交叉巷道相鄰兩面卸載應變巖爆的實驗方法。

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力狀態(tài)，具有兩個臨空面，應力集中現(xiàn)象更加明顯，巖爆災害更容易發(fā)生。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種交叉巷道相鄰兩面卸載應變巖爆的實驗方法，該方法模擬隧道交叉處巖體在開挖前后的應力轉(zhuǎn)化，記錄巖爆過程，觀察破壞過程，解決了現(xiàn)有技術(shù)中無法實現(xiàn)試驗模擬時卸載兩個相鄰面上應力的情況，通過應力與摩擦力大小關(guān)系判斷受力是否平衡進而進行巖爆試驗，還利用應力和摩擦力建立的平衡關(guān)系經(jīng)多次試驗得出應力的賦值范圍。

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，提供了一種交叉巷道相鄰兩面卸載應變巖爆的實驗方法包括工程現(xiàn)場測試巖石應力大小、采集巖石樣品，并加工成正正方體試樣；將加工后的巖石試樣放入巖爆實驗設(shè)備中，通過液壓機的油缸按照荷載控制的方式將三向應力(σ₁、σ₂、σ₃)加載到正方體的六個面形成三向六面的受壓狀態(tài)；將其中兩個相鄰面上的應力σ₂和應力σ₃卸載，則施加應力σ₁的兩個相對面上具有摩擦力f₁₂和f₁₃，另一施加應力σ₂的面上具有摩擦力f₂₃，另一施加應力σ₃的面上具有摩擦力f₃₂，正方體試樣的六個面的面積為A，判斷應力σ₂和應力σ₃與摩擦力f₁₂、f₁₃、f₂₃和f₃₂之間的關(guān)系；

若σ_3*A≤2*f₁₃+f₂₃且σ₂*A≤2*f₁₂+f₃₂，則巖石樣品本身處于受力平衡狀態(tài)；