深部工程高地应力下岩爆发生机制及判据研究

发布时间：2018-09-04 14:36

【摘要】：近些年，随着高地应力区的地下工程越来越多，岩爆已成为了地下硐室工程中不可避免的地质灾害，岩爆的发生给施工人员及设备财产的安全带来了巨大的威胁，如今，岩爆地质灾害的预测防治已成为公认的世界性难题。由于岩爆的影响因素众多，岩爆孕育发生的机理极其复杂，所以，至今岩爆机理还没有一个统一权威的阐释，岩爆预测预防的准确性与有效性也差强人意，所以，研究岩爆孕育发生的内在机理，寻求准确有效的岩爆预测防治办法就显得更加迫切，对于提高地下工程的安全及效率具有重要意义。 本文首先通过搜集国内外有关岩爆的研究文献与实测资料，对深部高地应力下的地下硐室围岩变形特征进行了综合分析，确定了岩爆发生的主要影响因素；其次，在某工程实例的基础上，利用离散元数值模拟方法分析了围岩破裂演化与岩爆孕育发生的过程与趋势，确定了水平与垂直应力随开挖巷道的变化规律，并对比分析了以不同速率开挖巷道岩爆发生的可能性；最后，对岩爆整个过程的能量变化进行了分析，将岩爆整个过程的能量变化分为三个阶段：初始能量积聚、不同形式的能量耗散、能量转化释放。并从能量角度尝试提出了新的判据，参照已有应力判据分级标准对岩爆烈度重新进行了分级，，此外，还对比分析了两种判据对岩爆预测的合理性，综合各方面因素，认为新的能量判据还存在需要改进和完善的部分。耗散结构理论应用于岩爆机理的分析具有很大的潜质，今后应从这个角度投入更多的研究工作，以得到预测预防岩爆灾害发生更有效的手段。
[Abstract]:In recent years, with more and more underground projects in high ground stress area, rock burst has become an inevitable geological hazard in underground chamber engineering. The occurrence of rock burst has brought a huge threat to the safety of construction personnel and equipment property. The prediction and prevention of rock burst geological hazard has become a worldwide problem. Because there are many influencing factors of rock burst and the mechanism of inoculation of rock burst is extremely complex, so far, the mechanism of rock burst has not been explained in a unified and authoritative way, and the accuracy and effectiveness of prediction and prevention of rock burst are not satisfactory, so, It is more urgent to study the inherent mechanism of rockburst inoculation and to seek accurate and effective methods to prevent and cure rockburst. It is of great significance to improve the safety and efficiency of underground engineering. In this paper, the deformation characteristics of surrounding rock of underground cavern under high ground stress are analyzed synthetically by collecting the domestic and foreign literatures about rock burst and the measured data, and the main influencing factors of rock burst are determined. On the basis of an engineering example, the process and trend of surrounding rock fracture evolution and rockburst development are analyzed by using discrete element numerical simulation method, and the variation law of horizontal and vertical stress with excavation roadway is determined. Finally, the energy change of the whole process of rock burst is analyzed, and the energy change of the whole process of rock burst is divided into three stages: initial energy accumulation. Different forms of energy dissipation, energy transformation and release. A new criterion is proposed from the point of view of energy, and the rock burst intensity is reclassified according to the existing criteria of stress criterion. In addition, the rationality of the two criteria for prediction of rock burst is compared and analyzed, which synthesizes various factors. It is considered that the new energy criterion still needs to be improved and perfected. The application of dissipative structure theory to the analysis of rock burst mechanism has great potential, and more research work should be devoted from this point of view in order to obtain a more effective method to predict and prevent the occurrence of rock burst disaster.
【学位授予单位】：中国地质大学（北京）
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TU45

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本文编号：2222450