米仓山深埋公路隧道岩爆预测与防治对策研究

岩爆是地下工程中一种严重的地质灾害,其破坏性巨大,是一项世界性的难题。为对岩体岩爆危险性进行综合分析,提高岩爆预测精度,本文从理论分析和现场测量两方面归纳了学术界隧道岩爆判据研究现状,建立了岩爆综合分析与预测系统框架。以米仓山公路隧道为例,结合数值模拟和岩爆综合分析与预测系统对其岩爆的趋势进行了预测。结果表明,隧道开挖后,隧道周边产生较大的应力集中,而且开挖使隧道周边围压迅速降低,产生较大的主应力差,导致围岩发生岩爆。预测米仓山隧道K49+175~K50+650段以弱~中等岩爆为主,最大埋深段附近为中等岩爆,局部可能发生较强烈岩爆。针对工程进展情况和岩爆情况提出了相应的防治对策。     

深埋长大公路隧洞岩爆预测及防治措施

基于陶振宇判据,从地应力大小和围岩条件两方面考虑,对昌宁高速雩山隧道开展了岩爆预测和防治,判定结果表明雩山隧道以无岩爆为主,局部洞段可能发生轻微岩爆。     

苍岭特长公路隧道岩爆预测和工程对策

从苍岭隧道的工程地质状况入手,结合现场实测的地应力值,通过反演得出隧道区内的初始应力场,在此基础上通过有限元分析获取了隧道开挖后的洞周应力值,以此为依据,结合室内岩石试验和不同岩爆判据,得出了勘察设计阶段本区将产生低–中等岩爆的结论,并在设计中提出了相应的对策。在施工阶段为更加准确预测岩爆,结合施工中实际状况对隧道区内的总体岩爆状况进行重新预测,结果显示低–中等岩爆区间都相应减少;同时利用现场实测应力值对前方300～500 m段进行了分阶段预测,并得出卢森判据适用于该隧道的结论。     

隧道岩爆预测与防治技术探讨

隧道施工中发生强烈岩爆,将严重威胁施工人员安全,影响施工进度,为减小岩爆对隧道建设的影响,岩爆预测与防治工作非常必要和紧迫。文章通过国内外资料调研、数值计算、现场实测分析等,归纳了国内外一些常用的岩爆判据和现场预测方法,并根据岩爆实例对岩爆判据进行验证,最终总结出了适合超深埋大断面隧洞施工的强至极强岩爆的岩爆预报及防治措施。研究成果可供类似工程参考。     

深埋引水隧洞岩爆预测及防治措施

岩爆作为深埋地下工程在开挖后常见的一种地质灾害,极大地威胁着施工人员和设备的安全。在全面分析岩爆影响因素的基础上,从众多岩爆预测判据中,有针对性地选取了Rb／σ1判据、陶振字判据和卢森判据对某深埋引水隧洞进行了岩爆预测,结果表明整个工程以中等岩爆为主,局部洞段会发生强岩爆,同时针对不同岩爆等级提出了合理的防治措施。     

变质岩地区隧道岩爆预测研究

结合浦南高速公路祝源隧道工程实例, 对岩石微裂隙 (片理 ) 发育、单轴抗压强度低的变质岩地区深大长隧道岩爆预测进行研究。研究结果表明, 针对该类型特殊地区隧道岩爆, 可以通过能量判据和应力判据相结合的方法进行科学预测。研究结果可为该类型地区的隧道岩爆预测提供可资借鉴的方法以及为安全施工提供技术支持和帮助。     

二郎山公路隧道岩爆发生规律与岩爆预测研究

岩爆是地下工程中经常遇到的一种地质灾害,根据二郎山公路隧道在施工中记录的２００ 多次岩爆资料,总结了该隧道岩爆发生的基本规律;并采用“地质超前预报法”、“σθ／ Ｒｂ 判据法”和“岩爆临界深度预测法”三种方法,对其岩爆预测问题作了有益的探讨。     

地应力测量在深埋长大隧道岩爆预测中的应用

高地应力是岩爆发生的必要条件,地应力测量则已经成为岩爆预测的重要内容.本文在介绍水压致裂地应力测量的基本原理及试验步骤的基础上,进行了西周岭隧道的地应力测量,根据测量结果,采用Russenes和Turchaninov二个岩爆判据进行了隧道岩爆综合预测,认为西周岭隧道有发生弱～中等岩爆的可能性.同时,将理论分析结果与实际...     

枫树头隧道开挖岩爆预测研究

从枫树头隧道的工程地质状况入手，结合现场实测的地应力值，通过有限元分析获取了隧道开挖后的洞周应力值，以此为依据，结合室内岩石试验和不同岩爆判据，对枫树头隧道围岩岩爆进行了预测，得出该隧道有发生岩爆的可能性。     

深埋隧道岩爆灾害及其预防的关键技术研究

岩爆是深埋隧道建设面临的一类危害性极大的地质灾害,这类灾害制约了深埋隧道的建设并引起了学术界和工程实践的广泛关注。基于理清岩爆的特征和系统的总结岩爆灾害的预防技术的目的,通过对已有相关研究成果和工程实践经验进行了全面的总结梳理。结果表明,岩爆的影响因素非常多且机制复杂,工程实践中已形成了单一判据、复合多元判据及系统工程判据的多种预判方法。通过预测圈定岩爆的时间、地点、危险程度等,可在不同阶段有针对性的采取防治措施以降低岩爆带来的危害。     

玲珑金矿花岗岩岩爆倾向性的实验研究

通过基本岩石力学实验,得到了花岗岩的力学参数,在此基础上,建立了三种岩爆倾向性指标(岩石脆性指数、岩石弹性变形能指数、岩石冲击能指数)对其进行岩爆倾向性判别,结果表明:玲珑金矿花岗岩为强岩爆倾向性,已具备了发生强烈岩爆的内部条件。     

Numerical simulations of rock mass damage induced by underground explosion

The damage prediction of rock mass under blast loads induced by accidental explosions, rock bursts or weapon attacks is crucial in rock engineering. In this paper, parametric studies are conducted to evaluate the effect of loading density, rock mass rating (RMR) and weight of charge on the rock mass damage induced by underground explosions. The numerical simulations are carried out based on the transient dynamic finite element program ANSYS-LSDYNA. The numerical model was calibrated against the data obtained from a field blast test. A fully coupled numerical analysis, incorporating the explosion process, has been performed, where the large deformation zone near the charge is solved by the Arbitrary Lagrange–Euler (ALE) method. The deformable modulus and compressive strength of rock mass of granite are estimated by the RMR system. The peak particle velocity (PPV) damage criterion and the plastic strain criterion were adopted to study the damage zone around the charge hole, and an empirical formula considering the effects of loading density, RMR and weight of charge was obtained to estimate the damage zone in granite based on the numerical results.     

节理峰值抗剪强度试验研究

 节理的三维形貌特征是影响节理剪切力学行为的重要因素。为了深入研究三维形貌特征对岩石节理峰值抗剪强度的影响,制备花岗岩和红砂岩人工劈裂岩石节理试样,并在常法向应力条件下进行了两种岩样节理的直剪试验,法向应力变化范围为0.325～8.0 MPa。在直剪试验前对节理表面形貌进行测量,并计算其三维形貌参数最大接触面积比A0、最大有效剪切倾角 和粗糙度参数C。通过对三维形貌参数和直剪试验结果的分析,基于三维形貌参数最大有效剪切倾角 和粗糙度参数C,建立了节理峰值抗剪强度模型。最后,引用Grasselli的30组直剪试验数据对模型进行验证计算,并结合本文的20组试验数据与Grasselli和夏才初的节理强度模型进行对比分析,结果表明新模型有合理的改进,而且能够很好的预测节理的峰值抗剪强度。     

煤矿冲击矿压动静载的“应力场–震动波场”监测预警技术

为提高煤矿冲击矿压监测预警的针对性与准确性,基于煤岩破坏的不同裂隙发展阶段与微震、应力、声电等参量响应的关系,建立煤岩冲击破坏的多信息归一化预警力学模型,并将冲击矿压危险分为无、弱、中等与强4个等级。提出动静载叠加诱发冲击矿压的原理,结合弹性波CT成像技术与煤岩震动的微震采集,提出定期反演空间应力场(静载)的"震动波CT"预警方法,选取震动波波速异常和波速梯度异常作为预警指标;基于微震监测,分别构建了时间与空间序列的冲击变形能指数,提出短临预测时空震动场(动载)的"冲击变形能"预警方法;以此,形成了基于时空架构的冲击矿压"应力场–震动波场"综合监测预警技术。该技术在义马矿区和大屯矿区等开展工程应用,实现了冲击矿压危险的时间与空间、定期与短临相结合的分期分级预警,综合预测准确率达到了80%以上。     

莱州花岗岩应变岩爆实验声发射频谱特征分析

深部岩爆的发生对应着岩石的猛烈破坏,同时产生弹性应力波,相应的就会有声发射现象发生。声发射频谱特征的变化能够反映岩爆发生的本质信息,因此开展此方面的研究有着重要的理论与应用价值。利用自主研发的深部岩爆过程模拟实验系统,进行了花岗岩循环加卸载条件下的岩爆声发射模拟实验。首先对花岗岩的应变岩爆实验过程进行划分,分析其声发射释能特征;其次,选取实验过程中的关键特征点声发射波形信息并对其进行傅里叶变换,观察各关键特征点的原始波形特征、二维频谱特征,寻求岩爆时刻的本征频谱;从其二维频谱功率谱图上,获取各个关键特征点的频谱响应特征和其对应的幅值特征,研究其频谱响应规律。研究结果表明:岩爆时刻区别于其他阶段最明显的特点就是声发射表现为连续型波形,低频高幅值特征。     

基于声发射试验与线弹性能判据的玲南金矿岩爆研究

 以玲南金矿深部赋存的中粗粒二长花岗岩、蚀变带矿石为研究对象,现场取样并使用GAW–2000型微机控制电液伺服刚性压力试验机进行单轴压缩破坏试验,借助AE21C声发射检测系统对试件的加载破坏全过程进行声发射响应信号记录;通过对试验结果进行分析,揭示玲南矿区深部赋存两种岩石的破坏及声发射响应特征;在室内岩石力学试验与现场调研的基础上,结合线弹性能判据,确定玲南金矿十九中段不同岩石的岩爆倾向性,并通过将判别结果与声发射结果、现场情况进行对比,发现中等岩爆倾向的岩石的声发射能量累积计数是低等岩爆倾向值的15倍以上,因此对于借助室内声发射测试技术的能量累积计数率来快速判断岩石岩爆倾向性具有一定的参考价值,并可在进一步的研究中将其应用到现场预测当中。     

基于非线性灰色归类模型的岩爆预测方法

根据岩爆的非线性特征,选取岩爆的主控因子,建立岩爆预测的非线性灰色归类模型,把该模型应用于实例当中,并将分析结果与实际情况进行对比,结果表明,该模实用性强,具有良好的应用前景。     

基于双目立体视觉技术的岩爆碎屑弹射速度理论修正模型

为了给工程岩爆破坏预测提供理论依据,在花岗岩岩爆模拟试验过程中,利用2台高速相机同步拍摄到碎屑弹射过程的数字图像。利用双目立体视觉技术对图像数据进行分析处理,得到碎屑的三维坐标和体积2个关键参数,进而求得碎屑的弹射速度。根据实测数据对弹射速度预测的理论模型进行经验修正,具体结论如下:修正模型中的应力衰减常数b服从均值和方差分别为1.53×10~4和4.83×10~7的正太分布;经过修正的经验公式相比于原理论公式,未知变量的个数减少1个,只需知道碎屑的质量以及岩爆点对应的静态应力场就能得到碎屑弹射速度的统计分布;大部分岩爆碎屑的质量小于0.25 g,且动能大多数(86%)都集中在长度l20 mm的碎屑上。     

岩爆基于支持向量机预测的智能模型

根据岩爆预测的特性,引入了支持向量机SVM的新方法,研究了支持向量机的基本原理及其在岩爆预测中的模型建立,通过某工程的实际应用证明：支持向量机在岩爆预测中取得了较好的效果。