围岩卸荷大变形长时效的响应机制及演化规律

为了给地下厂房结构布置和洞室支护设计提供可靠的岩体特性及力学参数等基础资料和依据，针对锦屏一级地下厂房围岩长效性和大变形的特点，需研究围岩卸荷大变形长时效的响应机制及其演化规律。地下工程围岩的卸荷分区、渐进破裂现象是一个与空间和时间效应密切相关的科学现象。本文基于分区破裂理论[4]，通过发展集现场围岩变形监测、声波测试、精细钻孔摄像于一体的高地应力区地下厂房围岩变形破裂演化全过程综合测试方法，同时借助于室内不同应力路径和卸荷速率下层状大理岩的变形破坏全过程力学试验，以及地下洞室群开挖施工全过程大规模精细数值模拟等手段和方法，揭示了极低强度应力比条件下（强度应力比低于2.0）地下厂房洞室群开挖过程中围岩卸荷大变形长时效的响应机制及其演化过程与规律，基于室内试验、现场测试及数值模拟的围岩大变形机制研究过程见图3。在此基础上，结合地下厂房开挖过程中的物探测试成果，提出考虑地质强度指标、Hoek-Brown准则和实测波速的岩体力学参数估计方法，根据对地下厂房周围岩不同部位不同高程声波测试结果的分析，划分围岩各卸荷分区：强松弛区、弱松弛区及未松弛区。围岩强松弛区岩体波速为2000～4500m/s，弱松弛区波速为5000～6000m/s，未松弛区波速为5800～6200m/s，确定了考虑围岩卸荷程度分区的岩体力学参数，锦屏一级地下厂房各围岩分区对应的岩体力学参数采用值见表1。

图3　基于室内试验、现场测试及数值模拟的围岩大变形机制研究(www.xing528.com)

表1　锦屏一级地下厂房各围岩分区对应的岩体力学参数采用值