目錄
《巖石力學(xué)與工程研究著作叢書》序
《巖石力學(xué)與工程研究著作叢書》編者的話
前言
第1章 緒論 1
1.1 研究背景與意義 1
1.2 深部巖體開挖效應(yīng)研究現(xiàn)狀 4
1.3 巖體開挖卸荷的動(dòng)力特性 7
1.4 本書的主要內(nèi)容 9
參考文獻(xiàn) 10
第2章 深部巖體開挖瞬態(tài)卸荷力學(xué)過程和計(jì)算模型 19
2.1 巖體開挖的準(zhǔn)靜態(tài)和瞬態(tài)卸荷過程 19
2.1.1 鉆孔爆破開挖法與隧道掘進(jìn)機(jī)開挖法 19
2.1.2 準(zhǔn)靜態(tài)卸荷與瞬態(tài)卸荷的判定 23
2.1.3 巖體開挖瞬態(tài)卸荷力學(xué)過程 25
2.2 巖體開挖瞬態(tài)卸荷力學(xué)過程的數(shù)學(xué)描述 27
2.2.1 炮孔布置與毫秒延遲起爆順序 27
2.2.2 圍巖二次應(yīng)力場(chǎng)與分步開挖荷載 29
2.2.3 爆炸荷載及其作用歷程 32
2.2.4 巖體開挖瞬態(tài)卸荷起始時(shí)刻與持續(xù)時(shí)間估算 40
2.2.5 巖體開挖瞬態(tài)卸荷方式 42
2.3 爆炸荷載與開挖瞬態(tài)卸荷的耦合作用計(jì)算模型 44
2.3.1 爆炸荷載的施加 44
2.3.2 開挖瞬態(tài)卸荷過程的模擬 48
2.3.3 耦合作用計(jì)算模型及其實(shí)現(xiàn) 50
2.4 小結(jié) 51
參考文獻(xiàn) 51
第3章 鉆爆開挖過程圍巖應(yīng)力和應(yīng)變能的瞬態(tài)調(diào)整機(jī)制 54
3.1 開挖瞬態(tài)卸荷引起的圍巖瞬態(tài)應(yīng)力場(chǎng) 54
3.1.1 圍巖瞬態(tài)應(yīng)力場(chǎng)計(jì)算的解析方法 54
3.1.2 瞬態(tài)卸荷引起的圍巖二次應(yīng)力動(dòng)態(tài)調(diào)整過程 60
3.1.3 全斷面毫秒爆破下的隧洞圍巖二次應(yīng)力演化與分布規(guī)律 65
3.2 爆炸荷載和瞬態(tài)卸荷耦合作用下的圍巖總動(dòng)應(yīng)力場(chǎng) 69
3.2.1 爆炸荷載作用引起的圍巖動(dòng)應(yīng)力場(chǎng) 69
3.2.2 爆炸荷載和瞬態(tài)卸荷耦合作用引起的圍巖總動(dòng)應(yīng)力場(chǎng) 74
3.3 圍巖應(yīng)變能的集聚過程與空間分布規(guī)律 79
3.3.1 圍巖應(yīng)變能的計(jì)算 80
3.3.2 開挖過程圍巖中的能量平衡 82
3.3.3 開挖過程圍巖中的能量傳輸 85
3.3.4 圍巖應(yīng)變能的積聚特征 88
3.4 開挖過程圍巖應(yīng)變能的釋放 89
3.4.1 能量釋放指標(biāo) 89
3.4.2 圍巖能量釋放規(guī)律 90
3.4.3 圍巖能量釋放的影響因素 100
3.5 小結(jié) 104
參考文獻(xiàn) 105
第4章 深部巖體開挖瞬態(tài)卸荷激發(fā)的圍巖振動(dòng) 108
4.1 開挖瞬態(tài)卸荷激發(fā)圍巖振動(dòng)的機(jī)制及影響因素 108
4.1.1 靜水應(yīng)力場(chǎng)中巖體開挖瞬態(tài)卸荷激發(fā)圍巖振動(dòng)的解析解 108
4.1.2 巖體開挖瞬態(tài)卸荷激發(fā)圍巖振動(dòng)的影響因素 109
4.1.3 非靜水應(yīng)力場(chǎng)中巖體開挖瞬態(tài)卸荷激發(fā)圍巖振動(dòng) 114
4.2 瞬態(tài)卸荷激發(fā)振動(dòng)與爆破振動(dòng)的比較 116
4.2.1 爆破振動(dòng)及影響因素 116
4.2.2 質(zhì)點(diǎn)峰值振動(dòng)速度比較 122
4.2.3 振動(dòng)頻率比較 125
4.2.4 實(shí)測(cè)深埋隧洞開挖過程振動(dòng)信號(hào)的頻譜特性 125
4.3 實(shí)測(cè)瞬態(tài)卸荷激發(fā)振動(dòng)的識(shí)別與分離 133
4.3.1 深埋隧洞鉆爆開挖過程的實(shí)測(cè)圍巖振動(dòng) 134
4.3.2 開挖瞬態(tài)卸荷激發(fā)振動(dòng)的識(shí)別 138
4.3.3 開挖瞬態(tài)卸荷激發(fā)振動(dòng)的分離 142
4.4 開挖瞬態(tài)卸荷激發(fā)振動(dòng)的傳播規(guī)律 146
4.4.1 基于量綱分析推導(dǎo)的激發(fā)振動(dòng)預(yù)測(cè)公式 147
4.4.2 實(shí)測(cè)開挖卸荷激發(fā)圍巖振動(dòng)衰減規(guī)律 150
4.5 小結(jié) 156
參考文獻(xiàn) 157
第5章 深部巖體爆破開挖引起的圍巖開裂機(jī)制和巖爆效應(yīng) 159
5.1 深埋隧洞爆破開挖過程的裂紋擴(kuò)展模型 160
5.2 爆炸應(yīng)力波驅(qū)動(dòng)的巖體開裂機(jī)制 161
5.2.1 翼型裂紋擴(kuò)展的臨界條件 162
5.2.2 巖體開裂特征 162
5.3 準(zhǔn)靜態(tài)卸荷引起的圍巖開裂機(jī)制 165
5.3.1 翼型裂紋產(chǎn)生的臨界條件 165
5.3.2 圍巖開裂范圍與翼型裂紋擴(kuò)展方向 167
5.4 瞬態(tài)卸荷誘導(dǎo)的圍巖開裂機(jī)制及影響因素 168
5.4.1 圍巖開裂范圍 168
5.4.2 圍巖開裂的影響因素 169
5.5 開挖卸荷誘導(dǎo)的巖爆效應(yīng) 172
5.5.1 圍巖開裂過程中的能量變化 172
5.5.2 不同卸荷方式下應(yīng)變型巖爆的特征 177
5.5.3 巖爆碎塊彈射速率 179
5.5.4 錦屏二級(jí)水電站深埋隧洞開挖過程中的巖爆 180
5.6 小結(jié) 186
參考文獻(xiàn) 186
第6章 深部巖體爆破開挖過程中的圍巖損傷演化機(jī)制 189
6.1 深部巖體鉆爆開挖導(dǎo)致圍巖損傷機(jī)理 189
6.1.1 巖體開挖瞬態(tài)卸荷誘發(fā)圍巖損傷機(jī)理 189
6.1.2 爆炸荷載作用下的圍巖損傷機(jī)理 190
6.2 深部巖體鉆爆開挖圍巖損傷模型 191
6.2.1 損傷破壞準(zhǔn)則 191
6.2.2 損傷演化方程 192
6.2.3 損傷變量閾值 193
6.3 深部巖體鉆爆開挖圍巖損傷演化過程 194
6.3.1 瞬態(tài)卸荷作用下的圍巖損傷演化過程 195
6.3.2 爆炸荷載與瞬態(tài)卸荷耦合作用下的圍巖損傷演化過程 198
6.3.3 工程實(shí)例分析 203
6.4 錦屏二級(jí)水電站深埋隧洞爆破開挖圍巖損傷區(qū)檢測(cè)及特性研究 208
6.4.1 工程概況 208
6.4.2 損傷區(qū)檢測(cè)方法 209
6.4.3 損傷區(qū)檢測(cè)結(jié)果 210
6.4.4 深埋隧洞爆破開挖圍巖損傷特性 214
6.5 小結(jié) 217
參考文獻(xiàn) 218
第7章 開挖瞬態(tài)卸荷引起的圍巖松動(dòng)與變形機(jī)制 220
7.1 節(jié)理巖體開挖瞬態(tài)卸荷松動(dòng)機(jī)理 220
7.1.1 開挖瞬態(tài)卸荷松動(dòng)的能量模型 220
7.1.2 開挖瞬態(tài)卸荷松動(dòng)的應(yīng)力波模型 222
7.1.3 開挖瞬態(tài)卸荷松動(dòng)的影響因素 228
7.1.4 平行節(jié)理組切割巖體的卸荷松動(dòng)模型 229
7.2 開挖瞬態(tài)卸荷引起節(jié)理巖體松動(dòng)模擬試驗(yàn) 234
7.2.1 松動(dòng)模擬試驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 234
7.2.2 模型材料的選擇與相似分析 235
7.2.3 松動(dòng)模擬試驗(yàn)過程 237
7.2.4 試驗(yàn)結(jié)果分析 241
7.3 節(jié)理巖體爆破松動(dòng)機(jī)理 244
7.3.1 爆破松動(dòng)的應(yīng)力波模型 244
7.3.2 爆破松動(dòng)的動(dòng)力有限元分析 247
7.4 含結(jié)構(gòu)面地下廠房高邊墻開挖卸荷松動(dòng)變形實(shí)例分析 250
7.4.1 瀑布溝水電站工程概況 251
7.4.2 開挖過程地下廠房實(shí)測(cè)變形 252
7.4.3 高邊墻開挖卸荷松動(dòng)變形數(shù)值分析 254
7.4.4 計(jì)算結(jié)果與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的對(duì)比 259
7.5 小結(jié) 261
參考文獻(xiàn) 262
第8章 深部巖體開挖瞬態(tài)卸荷動(dòng)力效應(yīng)控制技術(shù) 264
8.1 深埋洞室開挖程序優(yōu)化 264
8.1.1 典型水電站地下廠房洞群開挖程序 265
8.1.2 大型地下廠房開挖程序比較與分析 270
8.1.3 深埋地下廠房開挖輪廓爆破方式比選 273
8.2 深部巖體開挖瞬態(tài)卸荷激發(fā)振動(dòng)控制 279
8.2.1 爆破振動(dòng)和開挖瞬態(tài)卸荷激發(fā)振動(dòng)的預(yù)測(cè) 279
8.2.2 深埋隧洞開挖瞬態(tài)卸荷激發(fā)振動(dòng)控制 280
8.2.3 深埋地下廠房開挖瞬態(tài)卸荷激發(fā)振動(dòng)控制 292
8.3 深埋地下洞室開挖瞬態(tài)卸荷引起的圍巖損傷控制 297
8.3.1 深埋隧洞開挖過程的圍巖應(yīng)力動(dòng)態(tài)演化規(guī)律 297
8.3.2 全斷面鉆爆開挖過程的圍巖損傷演化規(guī)律 302
8.3.3 基于地應(yīng)力瞬態(tài)卸荷圍巖損傷控制的爆破設(shè)計(jì)優(yōu)化 303
8.4 基于開挖瞬態(tài)卸荷控制的施工期巖爆主動(dòng)防治 305
8.4.1 基于應(yīng)力解除的巖爆主動(dòng)防治 305
8.4.2 基于爆破擾動(dòng)控制的巖爆主動(dòng)防治 309
8.5 小結(jié) 313
參考文獻(xiàn) 314
索引 317