低應(yīng)變率動(dòng)力擾動(dòng)下觸發(fā)型巖爆過(guò)程研究.pdf

1、在深部工程建設(shè)過(guò)程中，開(kāi)挖后處于高應(yīng)力狀態(tài)的圍巖經(jīng)常受到爆破（應(yīng)力波衰減后）、機(jī)械鉆鑿以及地震等引起的低應(yīng)變率的動(dòng)力擾動(dòng)作用，從而引發(fā)以猛烈?guī)r石塊片彈射為特征的觸發(fā)型巖爆災(zāi)害。觸發(fā)型巖爆以其時(shí)空上的高度隨機(jī)性和極具威力的破壞性，嚴(yán)重威脅著深部工程的建設(shè)安全，已成為深部工程建設(shè)中亟待解決的難題。為此，本文致力于通過(guò)室內(nèi)真三軸試驗(yàn)、理論分析以及三維離散元數(shù)值模擬等研究方法對(duì)觸發(fā)型巖爆孕育過(guò)程開(kāi)展研究，主要內(nèi)容如下:
　　(1)提出了低

2、應(yīng)變率動(dòng)力擾動(dòng)下觸發(fā)型巖爆真三軸試驗(yàn)方法:基于代表性巖體單元理念，采用厚度較大的花崗巖試樣模擬開(kāi)挖邊界附近一定范圍內(nèi)大體積巖體，解決觸發(fā)型巖爆的研究對(duì)象選擇關(guān)鍵問(wèn)題;采用“單面臨空-五面施加靜載-切向（z向）施加動(dòng)力擾動(dòng)”的加載路徑，解決觸發(fā)型巖爆的應(yīng)力路徑和邊界條件轉(zhuǎn)換、動(dòng)靜組合加載關(guān)鍵問(wèn)題。進(jìn)而采用新型高壓伺服動(dòng)真三軸巖爆試驗(yàn)機(jī)，開(kāi)展觸發(fā)型巖爆室內(nèi)試驗(yàn)研究。
　　(2)基于斜坡、小幅循環(huán)和微小循環(huán)三種形式低應(yīng)變率動(dòng)力擾動(dòng)下觸發(fā)

3、型巖爆試驗(yàn)，研究了靜載切向、軸向和徑向應(yīng)力、動(dòng)力擾動(dòng)幅值和頻率對(duì)觸發(fā)型巖爆影響;發(fā)現(xiàn)了小幅循環(huán)動(dòng)力擾動(dòng)下觸發(fā)型巖爆發(fā)生的變形條件;建立了臨界狀態(tài)巖石受微小循環(huán)動(dòng)力擾動(dòng)發(fā)生穩(wěn)定破壞和巖爆之間的關(guān)系;揭示了不同形式動(dòng)力擾動(dòng)下觸發(fā)型巖爆過(guò)程的巖石損傷演化規(guī)律及其能量機(jī)制;闡述了不同形式動(dòng)力擾動(dòng)下觸發(fā)型巖爆碎塊破碎特征的差異。
　　(3)提出了觸發(fā)型巖爆三維離散元模擬的三階段模型(TSM)，克服傳統(tǒng)巖爆數(shù)值模擬方法難以再現(xiàn)觸發(fā)型巖爆開(kāi)裂、

4、破壞過(guò)程及計(jì)算彈射動(dòng)能等方面的不足，實(shí)現(xiàn)對(duì)不同形式動(dòng)力擾動(dòng)下觸發(fā)型巖爆過(guò)程的定量化模擬，進(jìn)而采用TSM定量化分析觸發(fā)型巖爆過(guò)程的巖石損傷、能量、拉剪裂紋數(shù)量增長(zhǎng)及其空間分布形式演化規(guī)律，揭示了不同形式動(dòng)力擾動(dòng)下觸發(fā)型巖爆破壞模式和主要開(kāi)裂破壞機(jī)制。
　　(4)對(duì)低應(yīng)變率動(dòng)力擾動(dòng)下觸發(fā)型巖爆與巖石在靜載和中高應(yīng)變率沖擊荷載組合加載下發(fā)生的破壞進(jìn)行詳細(xì)對(duì)比，發(fā)現(xiàn)巖石在上述兩種動(dòng)靜組合加載條件下發(fā)生的破壞，在應(yīng)力-應(yīng)變響應(yīng)、試樣破壞形態(tài)