大埋深、高地應力地下洞室群圍巖破壞機理及應對措施研究

摘要：地下洞室開挖過程中,脆性圍巖應力釋放型破壞(巖爆、片幫掉塊等)和結構面-應力型破壞(圍巖松弛、噴層開裂、頂拱坍塌等)是洞室群圍巖破壞常見的主要形式。文章以白鶴灘水電站左岸尾水連接管洞室群為研究對象,結合現場踏勘統計分析,基于500μm顯微鏡觀察、室內巖石力學單軸壓縮試驗對圍巖應力釋放型破壞機理進行了研究,基于數值模擬、孔內攝像技術對圍巖結構面-應力型破壞機理進行了研究,并分別提出了相應的應對措施。研究表明,完整性較好的脆性圍巖(Ⅱ類)具有一定的塑性性能,洞室開挖卸荷后巖體易發生壓剪破壞,產生與受力方向呈小夾角的破壞面,塑性勢能沿破裂面釋放,進而引起薄層掉塊或巖爆現象;對于完整性較差的圍巖(Ⅲ類),由于節理、錯動帶等裂隙的存在,多表現為巖性強度高、巖體強度低的性狀。圍巖微裂紋在高地應力作用下逐漸擴展連通,形成相互切割的結構面,并逐步向巖體深部不斷發展,直至應力完全釋放,受周邊洞室爆破振動影響時易發生坍塌現象,破壞過程在宏觀上表現為由表及里并具時效性的特點。