高轴向应力条件下围岩分区破坏性能研究

摘要

本文利用深部煤炭开采国家重点实验室“深部巷道围岩破裂机理与支护技术模拟试验系统”，对深部巷道围岩中是否存在分区破裂化现象，什么情况下存在以及什么情况下不存在等问题进行了深入研究,对最大荷载平行于硐室轴线情况下的高地应力环境下,硐室围岩的受力变形和破坏情况进行了研究,在"先加载,再开硐,再超载"的条件下,首次得到了硐室围岩体内的应变场分布规律和周围产生的分区破裂化现象.测试结果表明:拱顶部位、侧墙部位和底板下部围岩内的径向应变均为拉应变,这是造成这种受力条件下硐周出现环状裂缝的根本原因;硐室的破坏是自底板开始,然后向侧墙和拱顶部位依次发展;整个硐室未见明显变形,硐室底板、侧墙及拱部围岩均产生环状裂缝,处于破坏状态;底板裂缝范围大,割裂体宽度也大;拱部裂缝范围小,割裂体宽度较大,裂缝少;侧墙部位裂缝范围距中,割裂体宽度较小,宽度分布较为均匀.试验证明,无论硐室围岩应力场是开硐前施加还是开硐后施加的,只有在最大压力平行于巷道轴线条件下,才能在硐室周围岩体内产生环形、分层断裂形态.