武汉岩土所提出深部洞室脆性岩体开挖损伤区综合预测方法

来源:智能岩石力学组 时间:2022-07-06

  地下工程中的围岩开挖损伤区(EDZ)是指开挖后岩体力学和水力性质发生可测量和不可逆转变化的区域。EDZ范围是优化深部地下洞室开挖支护方案的重要参数。与传统的工程实践和经验方法相比,基于EDZ范围的支护设计可大幅降低支护成本。因此,准确预测深部地下洞室开挖过程中的全局EDZ范围对深部地下岩体工程项目具有重要意义。然而,在复杂大型深部地下洞室中,原位测量技术只能测量特定线路或有限洞段岩体中的EDZ范围;基于强度退化指标的EDZ范围数值预测指标,又存在对岩体力学参数尤其是初始强度参数异常敏感的问题。

  为此,在国家自然科学重点基金和面上基金支持下,中国科学院武汉岩土力学研究所智能岩石力学组科研人员基于锦屏地下实验室II期工程的声波测试和钻孔摄像原位测试结果,提出了一种用于估计深部洞室脆性岩体开挖损伤区的综合预测方法(图1)。这一方法是根据钻孔尺度(图2中的第一阶段)上的岩体节理分布和Vp–H曲线来估计洞穴/隧道尺度上的(图2中的第二阶段)围岩劣化模型(RDM)的主要输入参数,并利用基于RDM模型和弹模劣化指标(EDI)的弹塑性数值模拟,从实测的二维EDZ范围外推出完整的三维EDZ空间分布。

  基于该开挖损伤区综合预测方法获取了锦屏II期工程D1地下实验室的EDZ范围,预测结果与实际情况吻合良好(图3)。表明这一开挖损伤区综合预测方法可为高应力地下洞室的开挖支护设计方案优化提供依据。相关研究成果发表于地球科学top期刊Geoscience frontiers。

 

图1 深部洞室脆性岩体开挖损伤区综合预测方法工作流程   

图2 深部洞室脆性岩体开挖损伤区综合预测方法的主要三个阶段   

图3 基于综合方法预测的开挖损伤区和实际脆性破坏位置对比

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