高地应力下硐室挖掘：围岩应力释放三阶段分析

本文主要探讨了高地应力环境下硐室开挖过程中围岩应力的释放规律。研究者针对某地下工程的模拟试验硐室，采用了压磁电感法高精度应力测试系统进行实地应力测量，以此来深入理解在高强度地质条件下，硐室挖掘如何影响并调控围岩应力的变化过程。 研究发现，掘进过程中围岩应力的变化可以分为三个阶段：首先，应力释放阶段。由于高强度应力的影响，随着洞室的开挖，围岩内部的应力会迅速释放，尤其在垂直于硐壁的方向，应力释放最为显著。根据实验数据，距离硐壁0.6米处，原地应力几乎完全释放，这意味着这个区域承受的初始应力得到了极大的缓解。 其次，应力调整阶段。在这个阶段，剩余的应力分布开始重新调整，表现为应力的重新分布和应力场的重构。观察到在这个阶段，最小主应力有大约2 MPa的应力加强现象，这可能是由于岩石的断裂和变形导致的应力集中。 最后，应力平稳阶段。经过应力释放和调整后，围岩应力逐渐趋于稳定，尽管可能仍有小幅度波动，但整体上已经达到了一个新的平衡状态。同时，平行于硐壁方向的应力变化相对较小，仅释放掉了原值的约20%，这表明该方向的应力释放相对较慢，主要在爆破作业时一次性释放完毕。 这项研究对于理解和预测高地应力环境下的地下工程稳定性至关重要，它有助于设计更安全、有效的支撑和支护方案，以及制定合理的施工策略，减少因应力引发的地质灾害风险。此外，它还为地质学家和工程师提供了有价值的参考数据，支持他们在实际工程项目中实施更精确的应力管理。