基于能量原理的深埋隧洞TBM施工岩爆机理分析

作     者：蒋邦友 王连国 顾士坦 张晓东 李文帅 JIANG Bangyou;WANG Lianguo;GU Shitan;ZHANG Xiaodong;LI Wenshuai

作者机构：山东科技大学矿山灾害预防控制省部共建国家重点实验室培育基地山东青岛266590 中国矿业大学深部岩土与地下工程国家重点实验室江苏徐州221116 

出 版 物：《采矿与安全工程学报》 (Journal of Mining & Safety Engineering)

年 卷 期：2017年第34卷第6期

页      面：1103-1109,1115页

核心收录：

学科分类：1201[管理学-管理科学与工程(可授管理学、工学学位)] 0819[工学-矿业工程] 081903[工学-安全技术及工程] 08[工学] 0837[工学-安全科学与工程] 0823[工学-交通运输工程] 

基　　金：国家重点基础研究发展(973)计划项目(2014CB046905) 国家重点研发计划项目(2016YFC0801403) 国家自然科学基金项目(51374140 51374199) 江苏省研究生科研创新计划项目(KYLX15_1405) 

主　　题：能量原理 深埋隧洞 TBM 岩爆机理 弹性应变能 

摘      要：为揭示深埋隧洞TBM施工岩爆孕育机理,在分析TBM施工卸荷特征及围岩能量积聚方式的基础上,基于岩爆的能量原理,建立了TBM施工岩爆的能量判据,提出了围岩弹性应变能密度径向梯度的概念,分析认为服从TBM施工岩爆能量判据的围岩最可能发生岩爆的位置为围岩弹性应变密度径向梯度最大处。以山西某输水工程为背景,应用FLAC3D软件模拟研究了TBM施工卸荷过程中围岩能量分布演化规律,揭示了TBM施工岩爆机理,结果表明:TBM施工过程中围岩弹性应变能分布呈先降低后升高趋势,TBM施工具有2个危险期并对应2种岩爆类型,即开挖瞬间发生的即时型岩爆和围岩弹性应变能再次积聚后的时滞型岩爆,且后期围岩积聚的弹性能主要源自深部围岩做功产生的能量输入。基于此,提出了以阻断围岩间能量传递为关键的岩爆控制建议,具有重要的参考价值。