卸荷诱发巷道模型岩爆的发生机理实验研究 |
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引用本文: | 刘祥鑫,梁正召,张艳博,姚旭龙,李海洋.卸荷诱发巷道模型岩爆的发生机理实验研究[J].工程地质学报(英文版),2016,24(5):967-975. |
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作者姓名: | 刘祥鑫 梁正召 张艳博 姚旭龙 李海洋 |
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作者单位: | ①.华北理工大学矿业工程学院 唐山 063009 |
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基金项目: | 国家重大基础研究发展计划(973)项目2014CB047100国家自然科学基金项目51374088,51574102,51604117河北省钢铁联合基金项目E2016209357 |
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摘 要: | 以“巷道-围岩”系统为研究对象,以水平应力卸荷操作模拟工程现场的巷道周边矿岩开挖卸荷作用,再现了巷道卸荷岩爆。实验结果指出,巷道卸荷岩爆经历了“平静期→小颗粒弹射→片状剥离→片状剥落”的演化过程,在巷道内壁产生“岩爆→应力调整→应力调整失败→再次岩爆”的多次岩爆过程,最终形成“V”字型岩爆坑。卸荷条件下,不同水平应力的巷道模型岩爆将产生不同的破坏,形成了不同的破裂面。理论推导得出卸荷前巷道围岩的应力分布规律,运用修正Griffith破坏准则,计算了不同水平应力(8.9MPa、13.3MPa、17.8MPa)卸荷后巷道围岩发生岩爆破坏的竖向起裂应力,构建了巷道边壁“V”字型岩爆坑的计算模型。研究得出水平应力存在一个影响竖向承载能力的应力点(13.3MPa),当水平应力小于13.3MPa时,水平应力与竖向起裂应力呈正相关;当水平应力大于13.3MPa时,水平应力与竖向起裂应力呈负相关。对左右边壁应变能累积区域的信息进行量化处理,得出相较8.9MPa和17.8MPa,水平应力为13.3MPa的左右边帮应变能集中区域的累积能量最大,集中区域与边壁的距离最短。
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关 键 词: | 岩石力学 卸荷 巷道模型 岩爆 |
收稿时间: | 2016-05-30 |
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