地下厂房高应力区节理岩体爆破开挖松动特性研究

doi:10.3973/j.issn.2096-4498.2019.12.004

隧道建设（中英文） ›› 2019, Vol. 39 ›› Issue (12): 1949-.DOI: 10.3973/j.issn.2096-4498.2019.12.004

地下厂房高应力区节理岩体爆破开挖松动特性研究

吴亮^{1, 2}, 施明³, 向晓锐², 陈洋²

(1. 水能资源利用关键技术湖南省重点实验室, 湖南长沙　 410014; 2. 武汉科技大学理学院湖北省智能爆破工程技术研究中心, 湖北武汉　 430065; 3. 云南省滇中引水工程建设管理局, 云南昆明　 650021)

收稿日期:2019-10-09 出版日期:2019-12-20 发布日期:2019-12-20
作者简介:吴亮(1980—),男,湖北汉川人,2007年毕业于武汉大学,水工结构工程专业,博士,副教授,主要从事爆破工程与岩石动力学研究方面的工作。 E-mail: wuliangwust@sina.com。
基金资助:
水能资源利用关键技术湖南省重点实验室开放研究基金项目(PKLHD201801); 国家自然科学基金项目(51779193, 51979205)

Excavation Loosening Characteristics of Jointed Rock Mass in High Stress Field of Underground Powerhouse under Blasting Load

WU Liang^{1, 2}, SHI Ming³, XIANG Xiaorui², CHEN Yang²

(1. Hunan Provincial Key Laboratory of Key Technology on Hydropower Development, Changsha 410014, Hunan, China; 2. Hubei Provincial Intelligent Blasting Technology Research Center, College of Science, Wuhan University of Science and Technology, Wuhan 430065, Hubei, China; 3. Yunnan Water Conservancy and Hydroelectric Survey, Design and Research Institute, Kunming 650021, Yunnan, China)

Received:2019-10-09 Online:2019-12-20 Published:2019-12-20

摘要/Abstract

摘要：

: 为研究地下厂房高应力区岩体在爆破卸荷过程中的松动特征,采用动力松弛与显示计算法分析不同扰动荷载、侧向约束以及地应力水平等参数对块体位移的影响。结果表明: 1)在无侧向约束条件下,高应力区节理岩体爆破开挖产生的松动位移主要由爆破作用产生的能量提供;随着卸荷方向地应力水平的增加,地应力卸荷产生的松动位移与岩体初始储存的弹性应变能成正比。 2)耦合荷载作用下岩块产生的位移为爆破冲击与地应力直接卸荷的非线性叠加,且随着地应力水平的增加,耦合荷载作用对岩块松动位移有增大效应。 3)在侧向地应力条件下,高应力区岩体爆破开挖松动受侧向母岩的摩擦与吸收爆炸能量作用的影响,其松动位移显著减小; 随着侧向应力水平的增加,节理松动位移主要由初始地应力储存的能量提供,即原岩应力卸荷产生的松动位移大于爆破冲击引起的松动位移。

关键词: 地下厂房, 节理岩体, 高应力, 爆破, 卸荷

Abstract:

In order to study the loosening characteristics of jointed rock mass during blasting unloading in high stress area of underground powerhouse, the dynamic relaxation method and display calculation method are adopted to analyze the effects of different disturbance loads, lateral restraints and in-situ stress levels on the displacement of rock mass. The results indicate that: (1) Without lateral restraint, the loosening displacement of jointed rock mass in high stress field is mainly induced by blasting energy; with the increase of in-situ stress level in the direction of unloading, the loosening displacement produced by in-situ stress unloading is proportional to the elastic strain energy stored in the initial rock mass. (2) The displacement of rock mass under the coupling load is a nonlinear superposition of blasting impact and in-situ stress unloading, and with the increase of in-situ stress level, there is augmentation effect on the loosening displacement of rock mass under the coupling load. (3) With lateral restraints, the loosening displacement of rock mass in high stress field is significantly reduced due to the effect of friction and energy absorption of lateral rocks; with the increase of lateral stress level, the loosening displacement of jointed rock mass is mainly induced by the energy of the initial in-situ stress, i.e. the loosening displacement caused by in-situ stress unloading is larger than that caused by blasting impact.

Key words: underground hydropower plant, jointed rock mass, high stress, blasting, unloading

中图分类号:

U 45

吴亮, 施明, 向晓锐, 陈洋. 地下厂房高应力区节理岩体爆破开挖松动特性研究[J]. 隧道建设, 2019, 39(12): 1949-.

WU Liang, SHI Ming, XIANG Xiaorui, CHEN Yang. Excavation Loosening Characteristics of Jointed Rock Mass in High Stress Field of Underground Powerhouse under Blasting Load[J]. Tunnel Construction, 2019, 39(12): 1949-.

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地下厂房高应力区节理岩体爆破开挖松动特性研究

Excavation Loosening Characteristics of Jointed Rock Mass in High Stress Field of Underground Powerhouse under Blasting Load

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