深埋硬岩隧洞岩爆风险与结构面倾角关系探讨

摘要

针对深埋硬岩隧洞即时性应变-结构面滑移型岩爆预测预警问题。以埋深2 375 m的某深部地下实验室7#、8#实验室发生的一次极强岩爆作为现场测试对象,基于钻孔摄像技术实现隧洞围岩内结构面展布可视化,通过岩爆诱发洞段与安全通过洞段围岩内结构面展布差异的对比分析、围岩弹性应变能分布特征分析与岩爆统计规律分析,对岩爆孕育中结构面的控制作用进行了深入的探讨。研究结果表明,深埋硬岩隧洞边墙与围岩内发育的结构面平行或是小角度(小于30°)相交时具有更高的即时性应变-结构面滑移型岩爆风险。7#、8#实验室钻孔摄像结果显示,岩爆诱发洞段围岩内结构面近乎平行于边墙发育,3处安全通过洞段围岩内结构面与隧洞边墙均为大角度(大于30°)相交。围岩内不同的结构面展布形态为岩爆孕育提供了不同的能量累积环境,当围岩内结构面平行于边墙或是小角度相交于边墙时,结构面的存在将有利于岩爆孕育。所有发生于锦屏二级水电站排水洞SK8+200~8+800洞段的岩爆统计数据表明,隧洞边墙与围岩内结构面相交夹角较小(小于30°)的区域具有更高的即时性应变-结构面滑移型岩爆风险,这与7#、8#实验室现场测试及数值模拟结果相吻合。