钻爆法与TBM开挖深部洞室诱发围岩应变能释放规律

摘要

在深部岩体开挖过程中,围岩应变能的释放是导致岩体破坏的诱因之一,而不同开挖方式下应变能的释放规律存在较大差异。通过理论分析,探讨钻爆法和TBM开挖下能量的转化和分配机制,并对锦屏二级水电站深埋隧洞TBM和钻爆开挖导致的围岩振动进行现场监测与对比分析,讨论不同开挖方式下应变能释放的过程及特性。研究表明,高地应力下,爆破开挖过程中岩体所储存的应变能伴随爆破破岩过程高速释放,且应变能诱发的振动能与爆炸能诱发的振动能大致相当。另外,MS1段释放的岩体应变能约为整个开挖过程应变能释放量的50%;而TBM开挖下,开挖岩体内应变能以准静态的方式缓慢释放,几乎全部转化为岩体势能,不会引起围岩动力响应。相同条件下,钻爆开挖所引起围岩释放的应变能的大小和速率均较TBM开挖大,导致相同条件下钻爆开挖的隧洞高等级岩爆发生的频次较多,而TBM开挖条件下以片帮、剥落为代表的破坏现象较为显著。