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《中国地质大学(北京)》 2011年
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锦屏二级水电站施工排水洞岩爆问题研究

刘立鹏  
【摘要】:岩爆涉及到水电工程、矿山开发、铁路公路隧道工程等多个工程领域,造成了重大的人员伤亡和经济损失,已成为工业安全领域的主要灾种之一。锦屏二级水电站地处高地应力地区,自掘进以来施工排水洞发生岩爆110余次,对人员设备安全及工程进展产生严重威胁。为更好地阐明高地应力条件下硬岩岩爆孕育发生机理,开展施工排水洞岩爆的预警预报工作。本研究以理论分析为基础,结合试验研究,现场工程监测,岩爆宏观表现特征,采用数值仿真技术等手段,系统地研究了施工排水洞岩爆问题。主要研究工作与成果如下: (1)施工排水洞所发生岩爆基本为零星应变型岩爆,断裂型及节理控制型岩爆较少。一般表现为片、板状剥落、弯曲鼓折破裂、穹状/楔状爆裂以及洞室垮塌型破坏特征。多发生于埋深大、岩体完整、地应力量级较高洞段,断层、节理等构造控制岩爆表征。 (2)针对施工排水洞开挖卸荷本质,开展了室内常规及卸载岩石试验研究。结果表明:施工排水洞大理岩具有明显的弹-脆性破坏特征,卸载、加载速率及破坏围压等对脆性破坏特征影响较大,外部施加应变能达到极限储能时,试件发生破坏。 (3)结合室内试验、现场声发射监测及数值模拟分析结果,提出洞壁围岩能量单纯释放与积聚-释放两种不同演化模式,从极限储能及能量演化角度提出了施工排水洞应变型岩爆孕育发生机制。 (4)系统地研究了埋深、侧压系数、断裂构造、节理构造、地层岩性、洞群相互作用、洞室形状、施工方式、支护作用、围岩强度退化等因素对岩爆的影响,揭示了一系列有价值的规律。 (5)结合已有岩爆判据,提出考虑岩石力学、脆性、岩体完整性、储能、能量释放量等五个方面的岩爆多元复合判据,并以能量释放量为依据,对岩爆等级进行了划分,对施工排水洞剩余洞段岩爆可能性进行了预测。提出前期避让、预防为主、防治结合、强化管理、实时优化的岩爆防治措施总则。
【学位授予单位】:中国地质大学(北京)
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TV223.1

【引证文献】
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【参考文献】
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【共引文献】
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【同被引文献】
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