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深埋高温硐室围岩开挖损伤规律研究 |
作者：周训乾，刘建锋，姜海波，谢良甫，李洪涛，周家文，鲁功达 单位：四川大学 山区河流保护与治理全国重点实验室；四川大学 水利水电学院；新疆农业大学 水利与土木工程学院；新疆大学 建筑工程学院；成都理工大学 地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室 |
摘 要
深部工程的高地应力与高地温问题将对地下资源开采和空间利用构成严峻挑战。通过建立深埋高温硐室爆破-卸荷-降温全过程的数值模型,并嵌入率相关岩石本构关系反映钻爆开挖和通风降温过程中的岩体动静态力学响应,分析了不同地应力条件下围岩开挖损伤的时空演化规律。计算结果表明:围岩在动态开挖过程中会由于爆破、卸荷或两者的共同作用产生初始动力损伤,而硐室通风冷却过程所诱发的热应力将在保留岩体中造成额外的热力损伤。在静水应力条件下,围岩动力损伤随地应力量级的提高表现出先减弱后增强的演化趋势,降温损伤则随地应力的上升而单调增大。在非静水应力条件下,硐室拱顶和拱腰附近岩体的动力损伤将随侧压力系数的增大而分别表现出先减小后增大和单调增大的演化趋势;在通风冷却阶段,应力水平较低的拱腰附近未产生显著的热力损伤,而拱顶围岩的热力损伤则随侧压力系数的提升而逐渐增强。
部分图片
图2 爆破开挖过程中的硐室边界等效荷载示意
图3 数值模型设置
图5 动–静加载条件下的北山花岗岩应力–应变曲线
图6 参数 α 和 k 随塑性内变量的演化趋势
图7 北山花岗岩DIF随应变率的演化趋势
图11 非静水应力场下围岩动力损伤分布
| 通讯作者简介 |
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| 第一作者简介 |
周训乾(1999—),贵州六盘水人, 硕士研究生, 主要从事岩石动力学等方面的研究工作，现就职于长江勘测设计研究规划有限责任公司四川分公司。 |
