加錨砂巖單軸力學特性及屈曲型巖爆控制機制

王斌,2,3，寧勇，馮濤，王衛軍，郭澤洋

(1.湖南科技大學資源環境與安全工程學院，湖南湘潭，411201；2.湖南科技大學礦業工程博士后科研流動站，湖南湘潭，411201；3.亞利桑那大學材料科學與工程系，美國圖森，AZ85721)

礦山、水利水電、鐵路(公路)交通隧道等巖體工程建設已向深部發展，巖爆災害給深部巖體工程建設帶來了巨大的挑戰，對人員、設備安全造成嚴重威脅。巖爆誘因的復雜性造成巖爆災害具有多因一果的特殊性，也導致學術上尚未對巖爆形成統一的定義[1-3]。一般認為，巖爆是硬脆完整巖體開挖后急速釋放儲存于其中彈性變形能的動力破壞現象，是一種典型的脆性失穩破壞，并在宏觀上主要表現為從完整的硬脆圍巖表面開始到圍巖內部，往往由張性破裂向剪切破裂演化[4-6]。屈曲型巖爆概念自ORTLEPP等[7]提出以來，許多研究者對其進行了大量研究，如：馮濤等[8]結合斷裂力學原理，提出了巖爆發生機理的層裂屈曲模型；左宇軍等[9]建立了洞室層裂屈曲巖爆的突變模型；王斌等[10]基于飽水巖石的靜、動態破壞特征，探討了水防治層裂屈曲型巖爆的靜力學與動力學機制；周輝等[11]的研究表明，相對完整巖體的板裂化破壞所體現的脆性破壞形式是巖爆的一種前兆破壞，與巖爆的發生密切相關；宮鳳強等[12]利用大尺寸巖石真三軸巖石試驗系統對含貫穿圓形孔洞的立方體紅砂巖試樣進行了深部圓形隧洞板裂屈曲型巖爆的模擬試驗研究。層裂屈曲型巖爆表現為一種漸進式的伴有巖塊彈射的板裂脆性破壞，經歷了“劈裂成板—剪斷成塊—塊片彈射”的過程[7-10]。……