深部巷道超欠挖厚度原位测量及参数分析

摘要

在深部巷道掘进中,爆破施工所引起的超欠挖显著影响开挖成本和工程的长期稳定性。以某深部地下巷道掘进工程为背景,采用Focus^(S) 150三维激光扫描仪对巷道断面进行扫描,然后基于动力有限元程序LS-DYNA构建三维巷道爆破开挖模型并进行可靠性验证。现场测量及数值模拟结果表明:以当前爆破方案进行开挖会在巷道周边产生显著超欠挖,且装药段的超挖最为严重;此外,本文构建的三维模型能较好地再现深部围岩在爆破开挖作用下的损伤破坏;参数分析表明侧压力系数会进一步促进巷道水平方向的围岩损伤,相反对垂直方向岩体损伤则起抑制作用,围岩超挖厚度随初始应力的增加先增大后减小;孔间距、装药集中系数以及不耦合系数对超欠挖都有显著影响,当孔间距S=0.70 m,装药集中系数β=0.9 kg/m和不耦合系数γ=2.5时巷道围岩超欠挖能得到有效控制。