关于脆性岩体岩爆成因的理论分析.pdf

《关于脆性岩体岩爆成因的理论分析.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、JournalofEngineeringGeology工程地质学报1004-9665／2010／18(5)一0589—07关于脆性岩体岩爆成因的理论分析伍法权①伍劫②祁生文①(①中国科学院工程地质力学重点实验室中国科学院地质与地球物理研究所北京100029)(②中国地质大学(武汉)武汉430074)摘要大型工程开挖中，高地应力环境下高储能脆性岩体通常会通过脆性破裂快速释放应变能，产生岩爆。针对这类岩爆现象进行了一系列理论探讨，认为：(1)开挖条件下脆性岩体的岩爆破坏主要为张破裂或者张剪性破裂，破裂角一般较小，呈薄片状或刀口状。

2、笔者认为开挖产生次生张应力和压剪应力条件下微裂纹裂尖出现张应力是可能的，因此采用格里菲斯强度理论研究开挖岩体破裂是有效的；(2)以格里菲斯强度理论为基础，分析了岩体在二维和三维情形下的岩爆破裂应力判据和破裂角，指出在有张应力的条件下，岩体的剪破裂角会减小，直至为零，这就解释了开挖面附近薄片状、刀口状破裂现象的原因；(3)分析了脆性岩体岩爆破裂的能量过程，指出张性破裂所耗能量较小，而张剪性和压剪性破裂耗能较高。认为岩爆破裂消耗的能量主要转化为新生裂纹的表面能和破裂碎片的动能，并指出表面能所占比例较动能为小。由此解释了脆性岩体岩爆

3、破坏以动力效应为主的特征；(4)本文理论分析成果的工程应用价值在于：可以预示开挖脆性岩体破裂部位、破裂方式和破裂范围；提出岩爆破裂的张性应力控制依据。关键词岩爆破裂判据破裂角动能中图分类号：P642文献标识码：ATHEoRETICALANALYSISONMECHANISMoFRoCKBURSToFBRIT．TLERoCKMASSWUFaquan①WUJie②QISbengwen④(①研LaboratoryofEngineeringGeomechanics，InstituteofGeologyandGeophysics，Chin

4、eseAcademyofSciences，Belling100029)(②ChinaUniversityofGeosciences，Wuhan430074)AbstractBrittlerockmassgenerallyreserveshighstrainenergyunderhighgrounds~esscondition．Asitisexca-vated，rockburstwilltakeplace，asarapidreleaseofthereservedstrainenergy．Thispaperexploresthem

5、echanismofrockburstandobtainedthefollowingpoints：(1)Phenomenahaveshownthatrockburstispossiblyakindoften-sileandtension—shearfailureandthefailureangleisrelativelysmal1．Itispointedoutthatexcavationcaninducetensionalstressstateinrockmass．(2)Twoandthreedimensionalcriter

6、iaforrockburstbasedonGrifiththeoryhavebeenproposed，andthetheoreticalanalysishasconfirmedthatthefailureanglewillbereducedwiththeOccur—renceoftensionalstressstate，tillzerowhilepuretensionalstate．(3)Theenergyanalysishasshownthattheenergyconsumedforpuretensionalfailurei

7、srelativelylessthanthatfortension'shearfailureofcompressive—shearfailure．Andthestrainenergydissipatedinfailurewillmainlytransferredintosurfaceenergyfornewlycreatedcracksand收稿日期：2010—09—01；收到修改稿日期：2010—09—21．基金项目：国家自然科学基金重点项目(41030749)、铁道部重大科技攻关项目(2009G005．A)资助第一作者简介

8、：伍法权，工程地质专业．Email：wufaquan@mail．igcas．ac．cn590JournalofEngineeringGeology工程地质学报2010thekineticenergyofthefailurepiecesofrock．Theoreticalana