深部巷(隧)道围岩的劈裂岩爆试验研究

围岩浅部发生的爆裂松脱、片状剥落、有声响、岩片弹射等岩爆现象,多属于劈裂破坏机制.针对硬脆完整围岩浅部的劈裂岩爆现象,采用辉长岩试样,进行真三轴加卸载试验,真实模拟实际围岩的应力演化并且实现了小主应力方向的单面卸载.为便于对比分析,同时进行了双轴压缩试验,最后根据试验结果分析了卸荷劈裂岩爆机理.两种试验方法均得到了不同程度的劈裂岩爆现象,但卸荷岩样发生劈裂岩爆所需的大主应力比双轴压缩试验下的要小很多;两者的劈裂岩爆范围不同,卸荷劈裂岩爆均产生在卸荷面附近区域,这与实际的岩爆情况一致;中间主应力对围岩发生劈裂及劈裂程度起重要作用;研究结果为分析劈裂岩爆发生条件和劈裂岩爆机理以及工程预测预报提供依据.     

岩爆倾向性巷（隧）道围岩破裂的试验研究

针对硬岩岩爆问题,研制岩爆倾向性材料和断面围岩成形和卸荷的一体化装置,同时为得到因钻爆法或TBM施工造成的围岩损伤对岩爆破裂的影响,在围岩左侧帮预制与临空面平行的非贯通裂隙,制作物理模型,对具有岩爆倾向性的方形巷（隧）道围岩破裂模式进行物理模拟试验。通过数值试验,对比分析含裂隙（损伤）围岩与完整围岩破裂演化的特点。结果...     

直墙拱形巷(隧)道岩爆卸压孔解危效应试验研究

针对岩爆卸压孔解危效应研究的不足,开展了未含卸压孔和含卸压孔的直墙拱形巷(隧)道花岗岩试样双轴压缩试验,分别建立了基于能量释放量的巷(隧)道围岩损伤变量表达式、基于岩石微元破坏概率的巷(隧)道围岩临空面发生劈裂破坏的损伤变量表达式和临空面内部发生剪切破坏的损伤变量表达式,分析了岩爆卸压孔解危效应损伤演化。 结果表明,与未施工卸压孔相比,施工卸压孔后其承载能力明显下降,同时整体破坏时的应力降低率也明显下降,同等情况下的变形也有所增加;直墙拱形巷(隧)道破裂演化均从卸压孔两侧开始,产生明显的翼裂纹并扩展至边界,卸压孔由圆形变成椭圆形;施工卸压孔的巷(隧) 道两侧帮破坏不严重,破坏主要集中在卸压孔位置,巷(隧)道围岩破坏范围大为缩小,破坏程度大为降低,卸压孔起到了明显的岩爆解危效果;卸压孔控制着整个直墙拱形巷(隧)道围岩破裂演化的进程,对围岩破裂演化起到了关键性控制作用;含卸压孔的巷(隧)道围岩损伤演化与围岩临空面发生劈裂破坏的损伤演化进程基本一致,未施工卸压孔的巷(隧)道损伤演化与临空面内部发生剪切破坏的损伤演化进程基本一致,施加卸压孔使巷(隧)道围岩破裂演化向完全劈裂方向演化发展,可以通过劈裂和剪切损伤演化进程来预测岩爆的发生。     

高应力巷(隧)道围岩破坏过程分析

运用岩石破裂过程分析系统RFPA对3种不同围岩情况下的高应力巷(隧)道围岩破裂演化过程进行了数值模拟,并对模拟结果做了对比分析。数值模拟结果表明,围岩特性对其破坏过程影响很大;围岩破坏是在围岩卸荷条件下其损伤随时间逐步发展的渐进破坏过程,对于较均质和均质围岩,首先表现为较长阶段的损伤缓慢递增或无变化,随后进入短暂的加速破裂阶段和宏观破坏阶段,脆性破坏明显,对于低均质度围岩,一直表现为较长阶段的损伤递增变化,加速破裂阶段不明显;考虑施工扰动对围岩的影响,随围岩径向半径的增大,采用不同均质度和强度参数的围岩来模拟,模拟结果与实际情况相符。     

基于区间理论的高应力巷(隧)道围岩岩爆预测

针对巷(隧)道围岩物理、力学及环境参数取值的不确定性及现有岩爆预测方法的局限性与不足,考虑围岩岩爆的特点,引入区间分析理论,给出巷(隧)道围岩稳定非概率可靠性分析的区间运算方法;视巷(隧)道围岩物理、力学及环境参数为区间变量,根据岩爆烈度分级标准,建立基于区间理论的高应力巷(隧)道围岩岩爆、岩爆烈度分级的非概率可靠性预测模型;通过工程实例分析,结果表明了本文方法的合理性与可行性,并探讨了各参数离差的变化对非概率可靠性指标的影响规律,具有一定的工程参考价值.     

基于Info-gap理论的巷(隧)道围岩岩爆稳健可靠性预测

鉴于岩爆倾向性围岩对其参数变化的强敏感性,考虑巷(隧)道围岩物理、力学、环境等参数的变化幅度,建立了基于Info-gap理论的Info-gap模型、稳健函数及评价模型,定义了具有明确含义的安全系数。采用抗力—荷载模型,基于岩爆烈度分级标准,建立了岩爆预测的功能函数。通过工程实例验证了基于Info-gap理论的岩爆预测模型的可靠性,并探讨了各参数对岩爆预测结果的影响。结果表明:基于Info-gap理论的岩爆预测模型是合理和适用的;通过岩爆预测评价模型,可实现对强烈岩爆、中等岩爆、弱岩爆和无岩爆的连续评价预测;若评价结果为强烈岩爆,则中等岩爆和弱岩爆必发生,若评价结果为中等岩爆,则弱岩爆必发生;随支护力的增加,稳健可靠度指标增加,支护对岩爆烈度降低及岩爆发生与否有重要控制性作用;对于巷(隧)道围岩内部而言,所处位置不同,稳健可靠度指标不同,代表其岩爆烈度不同,通过稳健可靠性分析可得出不同岩爆烈度的岩爆深度;地应力值的变化对岩爆烈度及岩爆发生与否有重要影响。研究结果可为岩爆预测及控制提供依据。     

巷(隧)道掘进中的新奥法和挪威法

新奥法(NATM)和挪威法(NMT)的由来新奥法和挪威法的称谓源于世界上工程掘进活动极为活跃的两个国家:奥地利和挪威。尽管挪威只有400万人口,但在工民建筑工程掘进中,在过去15年中就有8年的隧道和岩洞开挖量超过了3Mm~3。1990年掘成     

硬岩树脂锚杆锚固体岩爆破裂演化试验研究

针对岩爆巷(隧)道树脂锚杆锚固机制研究的不足,利用真三轴加卸载试验系统,开展了两种加载模式下的具有岩爆倾向性的树脂锚杆锚固硬岩试样在一侧约束情况下的双轴压缩试验。分析和探讨了树脂锚杆锚固体岩爆破裂演化及锚固控制。结果表明,在逐级连续加载模式下,锚固体试样产生了小幅度应力降,没有垫板约束的部分可见明显裂纹并呈现层裂现象,观察锚固体内部断面发现锚固体本身基本完好;在逐级断续加载模式下,试样发生整体成层爆裂,小直径锚杆发生断裂,随着锚杆直径的增大,锚固体在控制层爆方面的效果越明显,可用岩爆控制的锚杆组合梁理论来解释其锚固机理;锚固体呈现出比较小的应力松弛现象,是试样内部能量传递、吸收和耗散变化调整的结果,在加载后期一旦应力松弛过程存在非弹性变形极易诱发岩爆;两种加载模式下树脂锚杆锚固体破裂演化不同,原因在于锚杆锚固体内部能量传递和吸收的程度不同。     

隧(巷)道掘进工作面-钻孔瞬变电磁超前探测方法物理模拟试验研究

隧(巷)道掘进工作面-钻孔瞬变电磁超前探测方法是在隧(巷)道超前钻孔的基础上,将接收传感器置于钻孔之中,沿钻孔不同深度进行测量,形成瞬变电磁响应的深度-时间剖面曲线,进而判定掘进工作面前方是否存在含水构造。物理模拟试验显示:在使用较小发送磁矩情况下,深部很难观测到有效信号;使用较大发送磁矩激发时,晚期时间和深部会出现感应电压方向反号的现象,利于判断异常体的存在,且掘进工作面前方存在高阻或低阻目标时观测曲线在幅值和方向反号时间上均存在明显差异,可以判断掘进工作面前方是否存在异常构造。该方法利用已有钻孔开展探测,不需要增加额外成本,可提高判定灾害源是否存在的精度。     

应力松弛岩爆试验及演化模型研究

针对硬岩应力松弛特性及岩爆研究的不足,对具有岩 爆倾向性的辉长岩开展了单轴压缩应力松弛岩爆试验,得出 了两类应力松弛规律和岩爆演化过程,建立了应力松弛模 型,定义了应力松弛损伤变量,分析了应力松弛岩爆过程与 机理。结果表明,应力松弛岩爆过程可分为两类:第一类经 过迅速衰减、逐渐衰减和稳定3个演化阶段,此类可能发生 轻微到中等的局部岩爆,且集中在衰减阶段出现,最终趋于 稳定;第二类经过逐渐衰减、迅速衰减和丧失3个演化阶段, 全过程均伴随有轻微到中等岩爆发生,最终发生强岩爆或整 体爆裂。整个应力松弛岩爆经历了裂纹萌生、扩展、贯通、爆 开、颗粒和岩片弹射等复杂过程,直至最终发生整体爆裂。 分数阶模型能较好反映第一类松弛演化阶段,其对预测分析 符合此应力松弛规律的轻微到中等岩爆是适合的,但不能反 映第二类松弛岩爆演化过程。依据定义的应力松弛损伤变 量,第一类应力松弛岩爆过程经过加速损伤、缓慢损伤和稳 定3个演化阶段,第二类经过缓慢损伤、加速损伤和失稳岩 爆3个演化阶段。研究结果对岩爆机理、预测预警及硬岩长 期稳定性分析等具有很好的指导作用。     

岩爆的超声波监测及预测预报方法试验研究

针对岩爆监测研究的不足,开展了完整硬岩岩爆单轴压缩试验及全过程超声波监测,分析了完整硬岩岩爆破坏特征及超声波前兆规律,探讨了完整硬岩岩爆的预测预报。结果表明:对于完整硬岩岩爆,当加载载荷达到其峰值强度便产生噼啪声响,随之发生爆裂,通过分析碎片,发现试样靠近外部区域劈裂现象明显,越靠近试样内部其破裂面的粉化程度越严重,剪切现象越明显,是源于内部被约束程度的增加导致的强烈摩擦作用和高耗能的结果;通过对完整硬岩岩爆全过程超声波监测,发现波速由平稳不变发展到波动状态、首波波幅由微小的起伏波动发展到较大的起伏波动、衰减系数从增加转为下降均可作为岩爆发生的前兆;首波波幅由总体上减小转为明显增加也可作为岩爆发生的前兆,首波波幅由一直减小发展到微小起伏波动可作为岩爆发生的前兆;硬岩超声波频谱图可反映硬岩试样在载荷作用下其内部由变形发展到产生损伤再到破裂随即岩爆的过程。     

提高巷(隧)道施工装岩运输效率的新途径——无岔道平巷调车法

结合多年工程实践，详细介绍了“无岔道平巷调车法”这一新工艺的原理特点、适用范围、操作方法、技术经济性能等，通过与传统调车法的量性对比，说明该工艺高效性及实用性的特点。     

裂隙岩体损伤破裂演化超声波量化预测研究

针对目前裂隙岩体损伤破裂演化监测及量化预测研究的不足,开展了交叉裂隙岩体损伤破裂演化全程超声波监测试验,研究了裂隙岩体损伤破裂演化过程的超声波特性并进行了量化预测探讨。结果表明,波速可以较好地反映裂隙岩体的损伤破裂演化进程,首波波幅则可以综合反映裂隙岩体的变形损伤破裂演化全过程,将波速、首波波幅二者结合分析可以实现更准确的量化预测;加载初期衰减系数有正有负,加载中后期衰减系数明显增大,尤其在加载后期增大更为明显,其反映了裂隙岩体内部变形、损伤和破裂演化进程,可以通过对衰减系数的分析实现对裂隙岩体演化进程的量化预测;随着加载载荷的增加其波形由密变疏,波幅减小,波峰、波谷数量减少,在加载后期波形稀疏尤为明显,通过对监测波形的对比分析可以预测裂隙岩体演化进程;取加载初期波形中的任意波峰位置的时间点来截断监测期间的所有波形,分析该时间点所对应波幅的变化,同样可以达到通过首波波幅量化预测裂隙岩体演化进程的效果,并非一定是首波波幅;R_s,m_b,s,σ_1均可以作为量化指标用于裂隙岩体损伤破裂演化的预测,这些量化指标均对裂隙岩体的损伤破裂演化进程有很好的敏感性。     

巷（隧）道不规则断面的精确测量与自动绘图

本文介绍一种能精确测量巷（隧）道不规划断面积和周长的新型仪器。该仪器能对测量数据和计算结果自动数字显示，存储，打印和绘图，其测量方法与结构原理独特。     

解析法在地下巷(隧)道贯通测量水平重要方向误差预计中的应用

在地下巷(隧)道贯通测量误差预计中,通常采用图解法对巷(隧)道贯通水平重要方向的相关参数值(R2x、Ry、Lx、Ly、lcosα以及lsin2α)进行量取,进而求取巷(隧)道贯通相遇点在水平重要方向上的点位误差。这种获取参数值的方法往往存在着:一是量取工作繁琐,其次也比较困难。基于上述原因,文中就解析法在巷(隧)道贯通求参中的应用从理论上进行了探讨,并结合实例,阐述该方法在实际工作运用中的可行性。     

基于位移的岩爆应力松弛试验研究

针对岩爆应力松弛机理,采用透明亚克力板材对试样进行侧向约束,开展了具有岩爆倾向性的辉长岩试样在侧面约束情况下的单轴压缩应力松弛试验.结果表明:采用透明亚克力板材作为侧向约束材料是可行的,满足试验要求;通过监测应力松弛过程中垂直临空面方向的位移可以反映围岩内部情况,其位移持续增加可作为岩爆的前兆信息进行岩爆预测预报;岩爆...     

高应力巷道岩爆过程及时空演化规律试验研究

为了研究岩爆灾害的发生过程及其时空演化规律,通过含圆孔花岗岩试件进行不同侧向载荷下的岩爆模拟试验,利用微型摄像机、声发射(AE)系统和红外热像仪等监测系统,分析岩爆过程中的声发射时序、时频、时空特征及热成像温度运移规律。研究结果表明:孔洞的岩爆可分为平静期、颗粒弹射期、稳定破坏期、全面崩塌期4个阶段,岩爆试验演化过程及结果与工程现场相符,围岩曲屈破坏时σ_(θmax)≈(1. 38～1. 85)σ_c;随着侧向载荷的升高,孔洞在平静期积累的弹性应变能增加,颗粒弹射期能量释放率增大,岩爆进程加快,稳定破坏期持续时间先增加后减小,侧向载荷的增大对孔洞的承载能力起到先增强后弱化的效果;声发射振铃计数率的平静期可作为孔洞全面崩塌的前兆信号,围岩屈曲破坏前定位点开始局部集中,孔洞坍塌后定位点集中条带与试件主破裂面基本吻合,形成以圆孔为中心的"X"型共轭剪切破裂,稳定破坏期较颗粒弹射期低频比例增加,高频比例降低,低侧向载荷时破坏以中高频为主,高侧向载荷时破坏以中频为主;应力集中促使围岩红外温度场整体温度逐渐升高,呈现高温区嵌套低温条带的特点,岩爆时高温区由表面浅部向深部运移,在孔洞整体失稳坍塌前,岩爆坑温度急剧上升。     

基于真三轴加卸载试验的岩爆孕育演化数值模拟

针对现有岩爆研究的不足,采用FLAC3D软件开展了岩爆孕育演化的真三轴加卸载试验模拟,并与室内试验结果进行了对比分析,结果表明,岩爆的发生与卸荷位移有关,破坏形式的不同源于卸荷位移的不一致性,其不一致性导致卸荷区域变形的不协调性。卸荷前所受载荷越大,其卸荷面产生的位移就越大,其变形不协调性就越明显,发生岩爆破坏时所含的剪切成分就越大;对于岩爆倾向性岩石来说,发生岩爆所需的临界卸荷位移是相当小的,卸荷瞬间卸荷面附近区域的位移或应变达到临界,将发生即时型岩爆;卸荷后的围岩内部位移值或围岩变形值直接影响着岩爆发生与否、破坏形式和破坏强度。     

JZY-1A激光腰线(水平)仪在巷(隧)道掘进中的应用

JZY-1A激光腰线（水平）仪是针对矿山井下水平巷道腰线标定工作中存在的问题。采用半导体激光技术开发研制的新型工程测量专用仪器。文中介绍该仪器的结构，特点及其应用方法，并对应用该仪器标定水平巷道腰线的精度进行分析，得出了相应的结论。     

基于拉拔试验的煤岩组合锚固体分时破裂演化规律研究

为揭示煤岩组合锚固体拉拔过程中分时破裂演化规律，基于数值仿真方法验证倾斜煤岩分界面煤岩组合锚固体存在分时破裂现象的基础上，进行了锚杆拉拔试验，研究了不同拉拔速率和煤岩分界面不同倾角条件下煤岩组合锚固体分时破裂演化规律。结果表明：煤岩分界面倾角为0时，拉拔速率的增大虽然会降低煤岩组合锚固体整体破坏脱黏时间，但对煤体与岩体之间分时破裂并无明显影响。相比于拉拔速率，煤岩分界面倾角对煤岩组合锚固体分时破裂影响显著，当煤岩分界面倾角小于45°时，煤岩组合锚固体整体破坏脱黏所需时间较长，使得煤体与岩体之间分时破裂差异更加明显，间隔时间约34 s;当煤岩分界面倾角增大至60°时，煤岩组合锚固体整体破坏脱黏所需时间大幅减小，煤体与岩体之间分时破裂差异性显著减小，间隔时间降低至约24 s。