基于多参量判据的深地下工程岩爆倾向性研究

摘要

依据岩石破坏的能量转化机制和单元整体破坏准则,提出了同时考虑岩石内部积聚的可释放应变能、岩石破坏所需的表面能临界值及脆性系数的多参量岩爆判据。基于三维离散元(3DEC)数值仿真平台,对上述岩爆判据进行了二次开发,研究了在不同埋深、不同侧压力系数下深地下工程在开挖扰动时的围岩主应力差、能量及岩爆倾向性响应特征。结果表明:围岩的主应力差较大值多集中在洞室拱顶,弹性应变能密度较大值多集中在洞室拱顶和拱脚处;随着埋深和侧压力系数的增加,岩爆判据指标的数值和较大值的分布范围均增大。为了验证所提岩爆判据和数值模拟方法的合理性与适用性,对锦屏二级水电站4#引水隧洞岩爆灾害进行了数值模拟与分析,发现岩爆灾害强弱程度及发生位置与工程实际情况相符。研究结果为深地下工程岩爆灾害的预测预报和有效防控提供了理论支持和技术指导。