大埋深洞室硬岩岩爆灾变风险等级评估方法技术

本发明专利技术公开了一种大埋深洞室硬岩岩爆灾变风险等级评估方法，通过原位地应力测试；在地应力测试部位钻取圆柱形岩样；利用多通道超声波探伤仪对圆柱形岩样发出超声波探伤信号，计算三种状态的硬岩起裂强度σci

Assessment Method of Catastrophic Risk Grade of Hard Rock Burst in Large Buried Deep Caverns

The invention discloses a method for evaluating the risk grade of hard rock burst disaster in large buried deep caverns, which passes in-situ stress test, drills cylindrical rock samples at the site of in-situ stress test, sends out ultrasonic flaw detection signals to cylindrical rock samples by using multi-channel ultrasonic flaw detector, and calculates the fracture initiation strength_ci of hard rock in three states.

【技术实现步骤摘要】
大埋深洞室硬岩岩爆灾变风险等级评估方法
本专利技术涉及地质勘探
，具体地指一种大埋深洞室硬岩岩爆灾变风险等级评估方法，适用于以硬脆性岩石为主的大埋深洞室岩爆灾害风险识别和防控措施的优化。
技术介绍
岩爆是高地应力条件下地下工程开挖过程中，硬脆性围岩因开挖卸荷导致储存于岩体中的弹性应变能突然释放，因而产生的爆裂松脱、剥离、弹射甚至抛掷性等破坏现象的一种动力失稳地质灾害。从发生的时间来看，岩爆分为即时型岩爆和时滞型岩爆。根据发生的条件和机制，岩爆可分为应变型岩爆、应变–结构面滑移型岩爆和断裂滑移型岩爆。这些不同类型岩爆的孕育规律和机制尚不清晰，这给岩爆的预测和动态调控带来了极大的不确定性。工程实践表明：岩爆灾害严重影响生产及工作人员的生命安全，造成了巨大的经济损失，已经成为岩石地下工程和岩石力学领域的世界性难题。针对深埋洞室工程高地应力作用下硬脆性岩石中的岩爆问题，深入开展岩爆灾害的风险等级评估研究，对于指导深埋洞室的设计、施工及岩爆灾害的有效防控具有十分重要的意义和广泛的应用价值。大量工程实践表明，岩爆的发生主要是由地下深部岩体的开挖所引起的地应力变化引起，其孕育过程是从岩体的破本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种大埋深洞室硬岩岩爆灾变风险等级评估方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：步骤1：在施工现场勘探平硐内进行原位地应力测试，获取该断面处应力张量主平面上的最大侧压力系数λ及原位最大主应力值σ0max；步骤2：在地应力测试部位钻取岩芯，及时将岩芯加工成圆柱形岩样；步骤3：利用多通道超声波探伤仪对所述圆柱形岩样发出超声波探伤信号，采集岩样压缩试验前的岩样声波纵向波速νp1，实时采集和记录岩样压缩过程中的声发射撞击数、声波纵向波速νp2以及岩样轴向应力σ′o、轴向变力、环向应变和体积应变，计算得到岩石弹性模量E、泊松比μ、饱和单轴抗压强度σc；步骤4：计算三种状态的硬岩起裂强度σcij(j＝1...

【技术特征摘要】
1.一种大埋深洞室硬岩岩爆灾变风险等级评估方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：步骤1：在施工现场勘探平硐内进行原位地应力测试，获取该断面处应力张量主平面上的最大侧压力系数λ及原位最大主应力值σ0max；步骤2：在地应力测试部位钻取岩芯，及时将岩芯加工成圆柱形岩样；步骤3：利用多通道超声波探伤仪对所述圆柱形岩样发出超声波探伤信号，采集岩样压缩试验前的岩样声波纵向波速νp1，实时采集和记录岩样压缩过程中的声发射撞击数、声波纵向波速νp2以及岩样轴向应力σ′o、轴向变力、环向应变和体积应变，计算得到岩石弹性模量E、泊松比μ、饱和单轴抗压强度σc；步骤4：计算三种状态的硬岩起裂强度σcij(j＝1,2,3)、硬岩损伤强度σcdj(j＝1,2,3)，σcij(j＝1,2,3)包括基于发射结果获取的硬岩起裂强度σci1、基于相对体积裂纹应变获取的硬岩起裂强度σci2、基于超声波探伤结果获取的硬岩起裂强度σci3，σcdj(j＝1,2,3)包括基于发射结果获取的硬岩损伤强度σcd1、基于体积裂纹应变获取的硬岩损伤强度σcd2、基于超声波探伤结果获取的硬岩损伤强度σcd3；步骤5：利用极差原理计算等效起裂强度σci*和等效损伤强度σcd*：根据当时，当时，去掉偏离最大的值，σci*取数值最临近的两个σcij值和的一半；同理，当时，当时，去掉偏离最大的值，σcd*取数值最临近的两个σcdj值和的一半，其中max(σcij)、max(σcdj)分别代表σcij、σcdj(j＝1,2,3)中的最大值，min(σcij)、min(σcdj)分别代表σcij、σcdj(j＝1,2,3)中的最小值。步骤6：根据地下洞室的应力环境计算自重应力场或者构造应力场下的岩石强度应力比值步骤7：采用岩石强度应力比值与等效起裂强度σci*和等效损伤强度σcd*进行比较，当SSR＜σci*时，围岩不会发生岩爆灾害；当时，围岩发生轻微岩爆灾害；当时，围岩发生中等岩爆灾害；当SSR≥σcd*时，围岩发生强烈岩爆灾害，从而对深埋洞室硬岩岩爆灾害等级进行评估。2.根据权利要求1所述的大埋深洞室硬岩岩爆灾变风险等级评估方法，其特征在于：所述步骤1中，所述原位地应力测试采用应力解除法通过地应力测试仪器实现，地应力测试仪器为空心包体式钻孔三向应变计。...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄书岭，丁秀丽，裴启涛，胡英国，刘登学，秦洋，张练，付敬，
申请(专利权)人：长江水利委员会长江科学院，
类型：发明
国别省市：湖北,42