[发明专利]冲击扰动下块系岩体滑移型岩爆诱发机制的研究方法

说明书

本发明公开了一种冲击扰动下块系岩体滑移型岩爆诱发机制的研究方法，包括以下步骤，S1：制作岩块试件；S2：对岩块试件进行结构面剪切试验；S3：将岩块试件竖向叠加组成块系岩体；S4：对块系岩体进行冲击扰动试验；S5：对块系岩体进行冲击扰动下岩块滑移试验；S6：建立块系岩体滑移稳定性计算模型，对块系岩体滑移型岩爆诱发机制进行理论分析；S7：对步骤S6中得出的块系岩体滑移型岩爆诱发机制进行现场验证。通过本发明的研究，可以揭示初始地应力、结构面性质和冲击扰动对滑移型岩爆发生过程中结构面剪切弱化效应、结构面滑移失稳能量阈值及岩块弹射动能的影响机制；构建块系岩体滑移稳定性的计算模型，并据此推导滑移型岩爆的能量判据。

技术领域

本发明涉及岩石力学技术领域，尤其涉及冲击扰动下块系岩体滑移型岩爆诱发机制的研究方法。

背景技术

在世界范围内，随着人类采矿、水力、交通、核废料处置、军事防务等岩石工程不断向深部拓展，地应力逐渐增高，岩爆问题日益突出。一般而言，岩爆是坚硬岩石在高地应力状态下地下工程岩体开挖卸荷引起的围岩动力破坏现象。岩爆灾害的发生影响工程进度，增加工程成本，甚至造成设备损坏及人员伤亡等灾难性后果。

根据岩体破坏形式的不同，岩爆可以分为两类：一是由于岩石脆性破坏导致的，通常称为应变型岩爆；二是由断层滑移事件所导致的，通常称为滑移型岩爆，滑移型岩爆与结构面密切相关。目前，有关滑移型岩爆机理的实验室研究主要是通过单一结构面直剪试验的常规方法实现的。试验通过改变法向应力、结构面粗糙度、剪切速率等实验条件，研究结构面的破坏与能量释放情况，室内结构面剪切试验对外界动力扰动这一滑移型岩爆重要影响因素的考虑是比较为欠缺的，并不能完全反映滑移型岩爆发生的实际条件。

发明内容

针对上述存在的问题，本发明旨在提供一种冲击扰动下块系岩体滑移型岩爆诱发机制的研究方法，通过研究冲击扰动下块系岩体中慢速变形波的波速频谱特征、能量传递及衰减规律，获得结构面剪切强度和累积位移的内在关系；揭示初始地应力、结构面性质和冲击扰动对滑移型岩爆发生过程中结构面剪切弱化效应、结构面滑移失稳能量阈值及岩块弹射动能的影响机制；构建块系岩体滑移稳定性的计算模型，并据此推导滑移型岩爆的能量判据。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

冲击扰动下块系岩体滑移型岩爆诱发机制的研究方法，其特征在于，包括以下步骤，

S1：制作岩块试件；

S2：对岩块试件进行结构面剪切试验；

S3：将岩块试件竖向叠加组成块系岩体；

S4：对块系岩体进行冲击扰动试验；

S5：对块系岩体进行冲击扰动下岩块滑移试验；

S6：建立块系岩体滑移稳定性计算模型，对块系岩体滑移型岩爆诱发机制进行理论分析；

S7：对步骤S6中得出的块系岩体滑移型岩爆诱发机制进行现场验证。

进一步的，步骤S1的具体操作包括以下步骤，

S101：采用花岗岩或者砂岩作为岩石材料，用水刀切割成长方体的岩块；

S102：利用数控刻录技术对长方体的岩块进行刻录处理，批量制备岩块的结构面；

S103：使用填充料对岩块的结构面之间进行填充，填充层的厚度大于2倍齿高。

进一步的，步骤S103中所述的填充料包括骨料和胶结料，所述骨料为石英砂或者重晶石砂，所述胶结料为松香。

进一步的，步骤S4的具体操作包括以下步骤，

S401：构建模型竖向加载系统；