围岩应力方向与洞室开挖关系的劈裂破坏研究

为深入研究深部洞室时效劈裂破坏现象的产生条件与影响因素，本章以锦屏一级水电站深部引水洞室为工程背景，利用模型加载系统以及铁晶砂相似材料，进行了四种不同工况下的模型试验，研究了最大主应力方向、量值以及垂直洞室开挖方向应力量值对深部洞室时效劈裂破坏模式的影响。得到以下结论：

1）利用相似材料开展模型试验，重现深埋洞室围岩出现时效劈裂的现象，并且采用多种较为先进的测试仪器对深部洞室围岩因开挖致使围岩出现的侧向位移和侧向应变进行观测，确保可以获得准确完整的试验数据，这次试验帮助我们对深部洞室出现的时效劈裂现象进行了更深入的研究。

2）排除了以往所采用的模型体制作方法，而应用分层压实法压制试验模型，确保了制作的模型体比较均匀，而且物理参数、力学指标满足设计要求，进而使得模型试验得以顺利成功的进展下去。

3）研制的相似材料能否满足要求，对模型试验的开展来说使至关重要的，进行模型试验的时候，所采用相似材料制作的试件的各种力学性能指标与模型体受力时的各项指标达到高度的一致，是保证模型试验精度以及真实性的关键。

所进行的四种不同工况下的模型试验，分别对最大加载应力值以及方向、垂直洞室开挖方向应力量值对深部洞室时效劈裂破坏模式的影响进行了研究，对比分析模型试验数据与工程现场数据可知：(www.xing528.com)

1）达到一定应力条件时，深部洞室围岩会出现时效劈裂现象。只有围岩的最大主应力方向与洞室开挖方向平行同时其量值超过一定量值时会出现劈裂破坏现象；而围岩的最大主应力方向垂直洞室开挖方向则不发生时效劈裂现象。

2）相同试验条件下，深部洞室时效劈裂破坏的范围与最大主应力量值以及垂直洞室开挖方向的应力值相关，值越大则边墙破坏越严重，边墙的侧向位移和侧向应变越大，时效劈裂现象越明显。

3）在同一工况下，同一边墙上，测点与洞室的距离大小与围岩的劈裂破坏现象的时效性也是密切相关，距离越近，劈裂现象的时效性越明显。

4）劈裂裂纹是一层一层分布的，出现破坏区和非破坏区交替出现的现象。