基于CT扫描的巷道岩爆洞壁破坏特征实验研究

作者：梁鹏; 张艳博^*; 孙林; 姚旭龙; 田宝柱; 刘祥鑫; 黄艳利; 陈绍杰

来源：岩石力学与工程学报, 2020, 39(S1): 2612-2622.

DOI：10.13722/j.cnki.jrme.2019.0942

• 岩石力学
• 巷道岩爆
• 板裂化
• CT技术
• 张性裂纹
• 孕育机制

开展花岗岩巷道岩爆模拟实验,对岩爆后试样进行CT扫描,构建试样的三维空间模型,分析巷道岩爆后洞壁破坏形态,结合试样内部裂纹的几何形态和分布特征,探讨巷道岩爆发展过程及孕育机制。研究结果表明,巷道岩爆后洞壁破坏形态在空间上具有显著的二元性,会形成"V"型与"平底锅"状2种岩爆坑,"V"型岩爆坑窄而深,"平底锅"状岩爆坑宽而浅。岩爆发生位置洞壁出现层裂现象,产生多条与主应力方向近似平行的裂纹,距洞壁距离越远,裂纹长度越短,张拉破裂是其主导的破坏机制;同时岩爆位置附近出现多条与主应力近似垂直的裂纹,这些裂纹的长度比较短,分布在孔洞直径范围内,在孔洞上下超过直径的区域没有发现此类裂纹,其形成机制与剪应力作用有关;与主应力方向平行和垂直的裂纹相互交织、搭接形成圈闭,圈闭内的岩块被弹射后,逐渐形成岩爆坑。板裂屈曲型岩爆孕育发生机制可归纳总结为:板裂化破坏→岩板剪切屈曲断裂→岩块弹射、喷出,板裂化破坏和岩板剪切断裂是岩爆孕育的2个核心过程,分别与张性、剪切破裂有关,张性破裂引发的板裂化破坏为岩爆的发生提供了前期"物质基础",而剪切裂纹的萌生、扩展为岩爆的发生提供了灾变"诱发因子",是诱发岩爆灾害的关键。研究结果为揭示巷道岩爆孕育机制提供了有力证据,丰富和完善了对板裂屈曲型岩爆孕育发生机制的认识。

• 单位
  中国矿业大学; 中国矿业大学（北京）; 华北理工大学; 山东科技大学