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《考慮動(dòng)水壓力的裂隙巖體裂紋擴(kuò)展機(jī)理研究及應(yīng)用》由會(huì)員上傳分享,免費(fèi)在線閱讀,更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫。
1、第13卷第4期南水北調(diào)與水利科技Vol.13No.42015年8月South-to-NorthWaterTransfersandWaterScience&TechnologyAug.2015DOI:10.13476/j.cnki.nsbdqk.2015.04.026考慮動(dòng)水壓力的裂隙巖體裂紋擴(kuò)展機(jī)理研究及應(yīng)用羅聲,許模,康小兵(成都理工大學(xué)地質(zhì)災(zāi)害防治與地質(zhì)環(huán)境保護(hù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,成都610059)摘要:利用斷裂力學(xué)理論,在考慮動(dòng)水壓力作用的基礎(chǔ)上,研究了裂隙巖體中張開裂紋在受到垂直于裂紋長度方向的應(yīng)力為拉應(yīng)力時(shí)繼續(xù)擴(kuò)展的條件
2、及考慮動(dòng)水壓力的裂隙巖體裂紋擴(kuò)展機(jī)理在裂隙巖體隧道突水(泥)的應(yīng)用。結(jié)果表明:動(dòng)水壓力會(huì)改變裂紋尖端應(yīng)力強(qiáng)度因子,它能促使裂紋尖端附近的應(yīng)力達(dá)到起裂臨界值,從而導(dǎo)致裂紋繼續(xù)擴(kuò)展。在裂隙巖體隧道中,動(dòng)水壓力一方面加大裂紋尖端應(yīng)力強(qiáng)度因子,使裂隙繼續(xù)擴(kuò)展;另一方面動(dòng)水壓力的沖刷作用導(dǎo)致隧道的水文地質(zhì)條件不斷惡化,裂隙內(nèi)充填介質(zhì)產(chǎn)生滲透變形或者整體沖出后進(jìn)入隧道,造成隧道涌突水(泥)。關(guān)鍵詞:動(dòng)水壓力;突水;水力劈裂;裂紋擴(kuò)展中圖分類號:TU452文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A文章編號:1672-1683(2015)04-0726-03Resear
3、choncrackexpandingmechanismoffracturedrocktunnelwithhydrodynamicpressureLUOSheng,XUMo,KANGXiao-bing(StateKeyLaboratoryofGeohazardPreventionandGeoenvironmentProtection,ChengduUniversityofTechnology,Chengdu610059,China)Abstract:Basedonthetheoryoffracturemechanicsandth
4、eeffectsofhydrodynamicpressureonthefracturedrock,thecondi-tionsthatopencrackinthefracturedrockcontinuestoexpandwhenitbearsthetensilestresswhichisperpendiculartothelengthdirectionofthecrack,andtheapplicationofcrackexpandingmechanismintunnelwatergushing(mud)offracture
5、drockwereinvestigatedinthispaper.Theresultsshowedthat:thehydrodynamicpressurechangesthestressintensityfactoratthecracktipbyincreasingthestressnearcracktiptoreachthecriticalvalueofcrackinitiation,therebycausingcrackexpand.Inthefracturedrocktunnel,hydrodynamicwaterpre
6、ssurecannotonlyincreasethestressintensityfactoratthecracktiptoexpandcrack,butalsodeterioratethehydrogeologicalconditionsinthetunnelduetoitserosionaction,andseepagedeformationofthefillingmediuminfractureoccursorfillingmediumcanbewashedawaytocausetunnelwatergushing(mu
7、d).Keywords:hydrodynamicpressure;watergushing;hydraulicsplit;crackexpanding隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和科技的進(jìn)步,隧道工程逐漸由短里典型涌水32次,涌(突)水總長度達(dá)1200余m,其中最大涌3/d[1-2]。在國外,日程、淺埋深隧道擴(kuò)展到長里程、深埋隧道。埋深越大,里程越水壓力4MPa,最大日涌水量30000m長,遭遇高滲透水壓的可能性越大,因此隧道突水的風(fēng)險(xiǎn)加本東海道干線舊丹那隧道(長7.84km),開工后曾遇6次大大。國內(nèi)外發(fā)生隧道突水的事件屢見不鮮。2007
8、年8月5的突水,泥屑突出7000m3,水壓高達(dá)1.4~4.2MPa,突水日凌晨1時(shí)左右,位于318國道巴東縣野三關(guān)鎮(zhèn)苦桃溪境內(nèi)量最大達(dá)134.4m3/min,造成嚴(yán)重傷亡,貫通后總涌水量達(dá)3/d,致使工期達(dá)16a之久[3]。黎巴嫩阿爾瓦水電的宜萬鐵路野三關(guān)隧道發(fā)生突水事故,突