多孔钻孔参数受不同地应力影响情况研究

由上节可知，在地应力为50MPa时，最佳钻孔布置方式为正四边形，最佳钻孔间距为100mm。但是，当地应力发生变化时，多孔钻孔卸荷的最佳钻孔参数也将发生变化，卸荷后岩体的卸荷残余主应力和卸荷残余垂直应力比例也将发生变化。

对地应力为40MPa、45MPa、55MPa和60MPa的工况进行钻多孔卸荷模拟分析，确定各地应力时钻多孔的最佳钻孔参数如表3.9所示。

表3.9　不同地应力时钻多孔最佳钻孔参数

对比表3.9以及50MPa地应力时的钻多孔最佳钻孔参数可知，随地应力的增加，最佳钻孔布置方式不变，为正四边形布置，说明从钻孔卸荷对整个岩体影响的角度分析，正四边形的钻孔布置方式是最合理的钻孔布置方式。从最佳钻孔间距对比分析中发现，在地应力为50MPa时，最佳钻孔间距最小，为100mm；地应力为40MPa时和45MPa时，最佳钻孔间距分别与地应力为55MPa时和60MPa时相同，分别为200mm和250mm。各地应力最大主应力分布图如图3.34所示，各部分所占岩体比例如表3.10所示，垂直应力分布图如图3.35所示，各部分所占岩体比例如表3.11所示。

图3.34　不同地应力时最大主应力分布图

图3.35　不同地应力时垂直应力分布图(www.xing528.com)

表3.10　不同地应力时最大主应力占岩体面积比例

表3.11　不同地应力时垂直应力占岩体面积比例

对比分析图3.22（b）与图3.34可得，钻多孔卸荷后岩体的最小卸荷残余主应力（图中黄色区域）主要沿岩体顶部和底部向钻孔延伸，岩体两侧的中间部分较少，钻孔卸荷后岩体的最大卸荷残余主应力主要集中在岩体两侧中间部分，在钻孔周围，说明钻孔卸荷后垂直方向的最大主应力卸荷后较多，水平方向的最大主应力较少。由表3.4、表3.5和表3.10对比可知，最小卸荷残余主应力占岩体面积比例都在40％以上，当地应力为55MPa时达到最大值，为65％；最大卸荷残余主应力占岩体面积都在10％以下，当地应力为45MPa和50MPa时达到最小值，为6％，使整个岩体的应力状态充分降低，对整个岩体起到良好的卸荷作用。

对比分析图3.26（b）与图3.35可得，钻多孔卸荷后岩体的垂直应力以红色区域的最大卸荷残余垂直应力和橘黄色区域的中度卸荷残余垂直应力为主，由图3.35以及表3.11中数据可知，最小卸荷残余垂直应力几乎没有。最大卸荷残余垂直应力主要分布于岩体两侧的中间部分，在钻孔的周围，当地应力为45 MPa时，最大卸荷残余垂直应力在岩体上分布较多，由表中数据可知，最大卸荷残余垂直应力占岩体比例达到70％，说明钻多孔后岩体中间部分，特别是岩体顶部的垂直应力更加容易卸荷，且卸荷效果更好。