深部直墙拱形巷道围岩板裂破坏的试验研究
作者：
司雪峰, 张子龙, 宫凤强
作者单位：
1. 南华大学 资源环境与安全工程学院, 湖南 衡阳 421001;
2. 衡阳华研工程科技有限公司, 湖南 衡阳 421001;
3. 东南大学 土木工程学院, 江苏 南京 211189
扫一扫
阅读全文
摘要
为了研究深部直墙拱形巷道围岩板裂破坏特征，利用TRW-3000岩石真三轴电液伺服诱变试验机，对含直墙拱形贯穿巷道的立方体花岗岩试样进行了三向不等压加载试验，并借助微型摄像机实时监控围岩破坏情况。试验结果表明，花岗岩直墙拱形巷道围岩产生平行于直墙的板裂化结构，呈明显的拉伸破坏特征。随着板裂破坏沿巷道两侧围岩逐渐向深部发展，最终在围岩两侧距拱底(0.20～0.25)h(h为直墙拱形巷道的高度)处形成对称的V型槽。在相同应力条件下，与花岗岩圆形巷道破坏特征相比，直墙拱形巷道围岩初始破坏应力较高，主要表现为静态破坏，产生的岩片较大，呈细长条状，具有明显的层裂现象；而圆形巷道围岩破坏较为剧烈，属于动态破坏，产生的岩片相对较小，但是两种断面产生的岩片均表现出中间厚两边薄的特征。通过对比不同岩性直墙拱形巷道围岩破坏特征发现，花岗岩的破坏较为剧烈，红砂岩的较弱。对于千枚岩直墙拱形巷道，随着层理角度的增加，围岩的破坏模式从平行于层理面的拉伸破坏转变为平行于层理面的剪切滑移破坏，再到穿越层理面的剪切破坏，最后转化为穿越层理面的拉伸破坏。
图片
图 1 深部矿山工程中巷道的板裂破坏形态
图 2 花岗岩材料
图 3 立方体花岗岩试样示意及实物
图 4 TRW-3000 真三轴电液伺服诱变试验系统
图 5 微型摄像机与 X 方向加载块组合
图 6 应力路径示意
图 7 花岗岩试样应力-时间曲线
图 8 直墙拱形巷道围岩板裂破坏过程
图 9 直墙拱形花岗岩巷道破坏区域的演化过程示意
图 10 试样整体及直墙拱形巷道左右两侧围岩破坏情况
图 11 深部工程中直墙拱形巷道的板裂破坏
图 12 直墙拱形巷道左右两侧围岩破坏区范围
图 13 直墙拱形巷道两侧围岩破坏的岩片特征
图 14 直墙拱形和圆形巷道围岩破坏的岩片对比
图 15 直墙拱形与圆形巷道围岩破坏情况
图 16 直墙拱形与圆形巷道围岩破坏位置
图 17 红砂岩岩片的特征
图 18 红砂岩直墙拱形巷道的两侧围岩 V 型槽的位置
图 19 不同层理角度下千枚岩直墙拱形巷道围岩破坏特征
作者简介
宫凤强（1979—），山东临朐人，东南大学教授、博士生导师。兼任国际岩石力学与工程学会岩爆专委会委员、中国岩石力学与工程学会岩石破碎工程专委会副主任、中国有色金属学会深地矿建与资源开发专委会副主任、绿色矿山产业联盟标准化工作委员会采矿与岩石力学专委会副主任、中国煤炭学会岩石力学与支护专委会委员、中国矿山安全学会冲击地压和岩爆防治专委会委员，担任《Acta Geophysica》、《Journal of Central South University》、《采矿与岩层控制工程学报》、《岩石力学与工程学报》、《有色金属(矿山部分)》、《工程地质学报》编委。主要从事岩石力学和深部工程地质灾害机理的研究工作，主持国家自然科学基金项目、国家重点研发项目子课题在内科研项目20余项，发表SCI论文100余篇(ESI高被引论文15篇、热点论文8篇)、Scopus H指数45，授权发明专利24项。获国家自然科学奖二等奖1项(R4)、教育部自然科学奖二等奖(R1)和一等奖(R5)、绿色矿山科学技术奖一等奖(R1)、中国岩石力学与工程学会科技进步奖一等奖(R2)、湖南省自然科学奖一等奖(R3)和湖南省技术发明奖一等奖(R3)，入选Scholar GPS首届全球前0.05%顶尖学者榜单（“Rock mechanics”领域近5年排名全球第2），连续4年入选全球前2%顶尖科学家榜单和爱思维尔中国高被引学者。
第一作者简介：
本文引用格式
