中高地应力下爆破开挖引发的地应力瞬变与节理岩体松动研究

本文主要探讨了在中高地应力条件下，地下洞室爆破开挖过程中地应力瞬态调整对节理围岩松动的影响。首先，研究者依据应力波理论构建了一个节理岩体的瞬态卸荷力学模型，通过理论分析，确认了在特定简单条件下，节理卸荷会导致岩石的松动效应显著。这个模型对于理解爆破开挖过程中地应力如何动态作用于岩体结构至关重要。 接着，作者采用离散元数值模拟方法进行了深入研究。研究结果显示，当考虑到地应力瞬态调整的过程时，圆形隧道的岩体内部应力分布呈现出鲜明的特点。径向应力在调整过程中相对直接且易于理解，然而切向应力的变化则更为复杂，其动态变化可能导致更广泛的区域受到松动影响。特别地，靠近洞壁的节理岩体内，可能会形成一个比静态塑性区大得多的松动损伤区，这意味着即使在最终屈服区之外，节理面的强度和渗透性等力学参数也可能因地应力调整而降低。 此外，地应力的瞬态调整不仅改变了岩体的力学状态，还引发了质点的振动，这是导致节理面损伤的主要因素。这种振动现象揭示了地应力动态变化对洞室稳定性及周围地质结构的潜在风险。因此，对于地下洞室的设计、施工和安全评估，理解和掌握地应力瞬态调整对节理岩体松动的影响具有重要意义，有助于提高地下工程的安全性和经济效益。 本文的研究成果为工程实践提供了重要的理论支持，特别是在高应力地下工程如矿井开采、隧道建设等领域，有助于优化施工策略，减少因地应力变化引发的岩体破坏，从而保障工程的稳定和持久运行。