高地应力“强度 & 应力”耦合判据及其分级标准

众多地下工程建设始终处于高地应力环境中，岩体初始应力是地下工程围岩变形破坏的先天条件和主导因素。“高地应力”术语及概念出现和地下工程围岩特殊破坏现象紧密联系，属于工程概念范畴。随着地下工程数量越来越多并逐渐向深部发展，高地应力诱发的围岩破坏现象日益显著，严重影响工程稳定性。现有的高地应力定量分级判据多采用强度应力比值形式，没有充分考虑岩石强度、应力两个指标的绝对值大小和耦合关系。本文在讨论现有分级判据、收集实际工程案例数据以及分析高地应力破坏现象显现过程的基础上，提出了高地应力“强度& 应力”耦合判据及其定量分级标准。高地应力“强度& 应力”耦合判据的表现形式为3条考虑岩石饱和单轴抗压强度R_c以及和初始最大主应力σ₁耦合的边界线，边界线以内的区域为高地应力区、边界线以外的区域为低地应力区。该判据特点是既考虑初始最大主应力、岩石饱和单轴抗压强度的绝对值边界条件，同时也考虑两者耦合区间。研究结果表明:基于二维尺度提出的“强度& 应力”耦合判据，针对86个典型地下工程的高地应力判别结果和工程现场高地应力显现形式完全相符，可以在实际地下工程中推广应用。基于“强度& 应力”耦合判据的高地应力区分级标准能较好地判别围岩破坏现象的剧烈程度，可为工程灾害的预防提供参考。