刘祥鑫 梁正召 张艳博 姚旭龙 李海洋

LIU Xiangxin① LIANG Zhengzhao② ZHANG Yanbo① YAO Xulong① LI Haiyang①



卸荷诱发巷道模型岩爆的发生机理实验研究*

刘祥鑫①梁正召②张艳博①姚旭龙①李海洋①

以“巷道-围岩”系统为研究对象，以水平应力卸荷操作模拟工程现场的巷道周边矿岩开挖卸荷作用，再现了巷道卸荷岩爆。实验结果指出，巷道卸荷岩爆经历了“平静期→小颗粒弹射→片状剥离→片状剥落”的演化过程，在巷道内壁产生“岩爆→应力调整→应力调整失败→再次岩爆”的多次岩爆过程，最终形成“V”字型岩爆坑。卸荷条件下，不同水平应力的巷道模型岩爆将产生不同的破坏，形成了不同的破裂面。理论推导得出卸荷前巷道围岩的应力分布规律，运用修正Griffith破坏准则，计算了不同水平应力(8.9MPa、13.3MPa、17.8MPa)卸荷后巷道围岩发生岩爆破坏的竖向起裂应力，构建了巷道边壁“V”字型岩爆坑的计算模型。研究得出水平应力存在一个影响竖向承载能力的应力点(13.3MPa)，当水平应力小于13.3MPa时，水平应力与竖向起裂应力呈正相关； 当水平应力大于13.3MPa时，水平应力与竖向起裂应力呈负相关。对左右边壁应变能累积区域的信息进行量化处理，得出相较8.9MPa和17.8MPa，水平应力为13.3MPa的左右边帮应变能集中区域的累积能量最大，集中区域与边壁的距离最短。

岩石力学 卸荷 巷道模型 岩爆

LIU Xiangxin①LIANG Zhengzhao②ZHANG Yanbo①YAO Xulong①LI Haiyang①

0 引 言

在坚硬、脆性岩体的地下巷道中，对巷道周边岩体进行开挖操作，将对巷道产生卸荷扰动，导致围岩应力重分布，继而出现应力集中。若岩体内储存的弹性应变能突发性的急剧释放，产生爆裂松脱、岩屑剥落、岩块弹射等动力学现象，称之为岩爆(中国科协学会学术部， 2011)。……