高地应力对单孔钻孔参数的影响

在不同地应力的环境下岩体所受的应力情况不同，力学特性和应力分布也存在着一些差异［93－94］，所以，针对小于和大于50MPa地应力的工况进行对比分析。选取40MPa、45MPa、55MPa和60MPa地应力，所得最佳钻孔参数如表3.8所示。

表3.8　4种地应力与最佳钻孔参数

结合表3.8和50MPa地应力时的最优单孔钻孔参数，对比分析可得，地应力从40MPa增大到50MPa，最优钻孔直径增大，由50MPa增大到55MPa，钻孔直径减小，之后不变，总体呈现上下波动的变化趋势，在55MPa之后呈现平稳的趋势。可见，最优钻孔深度随地应力的增加而呈波动变化，在地应力达到55MPa后，最优钻孔深度趋于稳定。

4组地应力应力集中区云图和最大应力曲线图如图3.30～图3.33所示。

图3.30　40MPa地应力下的最佳钻孔参数应力云图和最大主应力曲线图

图3.31　45MPa地应力下的最佳钻孔参数应力云图和最大主应力曲线图(www.xing528.com)

图3.32　55MPa地应力下的最佳钻孔参数应力云图和最大主应力曲线图

图3.33　60MPa地应力下的最佳钻孔参数应力云图和最大主应力曲线图

对比各组地应力工况下应力集中区域大小可知，应力集中区随地应力的增加先增大后减小，在50MPa时应力集中区最大，造成这种变化的主要原因是：在地应力相对较小时，由于岩体所受地应力较小，使较小的应力向钻孔周围集中，所以，形成的应力集中区较小；而所受地应力较大时，钻孔卸荷后应力有沿钻孔向深部转移的特性，在较高地应力的作用下，钻孔周围的应力向岩体内部转移，使钻孔部分岩体应力变小，而未钻孔部分的岩体内部应力变大。

对比分析各组地应力工况下的最大应力曲线图可知，钻孔工作完成后，钻孔周围岩体的残余应力都在－10～5MPa之间，说明卸荷后的残余应力与地应力大小没有明显关系，但是，岩体所受地应力明显较小，卸荷效果显著。