高或超高地应力地区的脆性岩体的最大破裂角的确定方法技术

为解决现有技术中缺乏高或极高地应力区脆性岩体地下硐室的最大破裂角的确定方法的技术问题，本发明专利技术实施例提供一种高或超高地应力地区的脆性岩体的最大破裂角的确定方法，包括：根据公式(1)确定最大破裂角：其中，β为最大破裂角的正切值，H为拉槽深度，L为保护层宽度。本发明专利技术实施例通过施工所形成的独特的扇形板裂抬动型结构，利用在对脆性岩体进行开挖时通过破坏分界线将扇形板裂抬动型结构分成破坏区和未破坏区，从而，最大破裂角的正切值可通过拉槽深度H和保护层宽度L的比值计算得到，从而方便的确定最大破裂角的大小，而后又根据最大破裂角进行施工，便于实现对脆性岩体的精细化开挖。细化开挖。细化开挖。

A method for determining the maximum fracture angle of brittle rock mass in high or super high stress areas

【技术实现步骤摘要】
高或超高地应力地区的脆性岩体的最大破裂角的确定方法


[0001]本专利技术涉及一种高或超高地应力地区的脆性岩体的最大破裂角的确定方法。

技术介绍

[0002]目前只有关于岩质边坡破裂角的计算，目前确定岩质边坡破裂角的方法目前有两种。一是《建筑边坡支护技术规范》(DB50/2018
‑
2001)规定的方法，该方法规定：对无外倾结构面的岩质边坡，破裂角取(为边坡的内摩擦角)。二是《工程地质手册》(第三版)规定的方法(以下简称手册法)，该方法规定∶经过边坡脚可引出无数条与水平线成θ角的可能破裂的直线，具有最小安全系数的面称为临界面，此面与水平线所成的角称为临界角(β为边坡角的倾角，为边坡的内摩擦角)。在大量的边坡治理工程中我们发现，用这两种方法确定的岩质边坡破裂角存在较大差异，对工程投资和安全有直接影响。而且目前一般都是关于岩质边坡破裂角的计算，对地下硐室的破裂角的确定方法还比较缺乏，特别是高或极高地应力区脆性岩体的最大破裂角的计算非常重要。

技术实现思路

[0003]为解决现有技术中缺乏高或极高地应力区脆性岩体地下硐室的最大破裂角的确定方法的技术问题，本专利技术实施例提供一种高或超高地应力地区的脆性岩体的最大破裂角的确定方法。
[0004]本专利技术实施例通过下述技术方案实现：
[0005]第一方面，本专利技术实施例提供一种高或超高地应力地区的脆性岩体的最大破裂角的确定方法，包括：
[0006]根据如下公式确定最大破裂角：
[0007]β＝H/L
ꢀꢀꢀꢀ
(1)
[0008]其中，β为最大破裂角的正切值，H为拉槽深度，L为保护层宽度。
[0009]进一步的，所述确定方法包括：
[0010]在脆性岩体待开挖的硐室中间位置采用钻爆法进行拉槽开挖，挖出导槽，其中，在导槽的靠近硐室的上游边墙的一侧和导槽的靠近硐室的下游边墙的一侧预留一定厚度的脆性岩体作为保护层；
[0011]在开挖边界外的围岩中插入锚杆进行预锚；
[0012]采用光面爆破法爆破保护层的爆破区域，得到具有扇形板裂抬动型结构的岩体结构；
[0013]通过破坏分界线将扇形板裂抬动型岩爆结构分为两个三角形结构的区域，即破坏区和未破坏区；
[0014]破坏分界线与保护层宽度方向的夹角即为最大破裂角。
[0015]进一步的，最大破裂角的公式为：
[0016]β＝H/L
ꢀꢀꢀꢀ
(1)
[0017]其中，β为最大破裂角的正切值，H为拉槽深度，L为保护层宽度。
[0018]进一步的，所述脆性岩体为脆性花岗岩。
[0019]进一步的，采用光面爆破法爆破保护层的爆破区域，得到具有扇形板裂抬动型结构的岩体结构，包括：
[0020]根据边墙的岩锚梁与保护层的宽度方向的夹角以及岩锚梁的设计高度确定岩锚梁在保护层的宽度方向上的投影长度，以保护层的宽度减去所述岩锚梁在保护层的宽度方向上的投影长度所在的区域作为保护层的爆破区域，采用光面爆破法爆破保护层的爆破区域，得到具有扇形板裂抬动型结构的岩体结构。
[0021]第二方面，本专利技术实施例提供一种高或超高地应力地区的脆性岩体的最大破裂角的确定方法，包括：
[0022]对脆性岩体待开挖的硐室采用分层开挖；
[0023]每层脆性岩体的开挖方法包括：
[0024]在每层脆性岩体待开挖的硐室中间位置采用钻爆法进行拉槽开挖，挖出导槽，其中，在导槽的靠近硐室的上游边墙的一侧和导槽的靠近硐室的下游边墙的一侧预留一定厚度的脆性岩体作为保护层；
[0025]在开挖边界外的围岩中插入锚杆进行预锚；
[0026]采用光面爆破法爆破保护层的爆破区域，得到具有扇形板裂抬动型结构的岩体结构；
[0027]通过破坏分界线将扇形板裂抬动型岩爆结构分为两个三角形结构的区域，即破坏区和未破坏区；
[0028]破坏分界线与保护层宽度方向的夹角即为最大破裂角。
[0029]进一步的，硐室的跨度为28
‑
29m；在导槽的靠近硐室的上游边墙的一侧和导槽的靠近硐室的下游边墙的一侧的保护层的宽度均为9
‑
10m；保护层的宽度为拉槽与洞室岩体之间的距离。
[0030]进一步的，硐室的跨度为28.3m；在导槽的靠近硐室的上游边墙的一侧和导槽的靠近硐室的下游边墙的一侧的保护层的宽度均为9.5m。
[0031]进一步的，拉槽宽度为9
‑
10m。
[0032]进一步的，拉槽宽度为9.3m。
[0033]本专利技术实施例与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
[0034]本专利技术实施例的一种高或超高地应力地区的脆性岩体的最大破裂角的确定方法，通过施工所形成的独特的扇形板裂抬动型结构，利用在对脆性岩体进行开挖时通过破坏分界线将扇形板裂抬动型结构分成破坏区和未破坏区，从而，最大破裂角的正切值可通过拉槽深度H和保护层宽度L的比值计算得到，从而方便的确定最大破裂角的大小，而后又根据最大破裂角进行施工，便于实现对脆性岩体的精细化开挖。
附图说明
[0035]为了更清楚地说明本专利技术示例性实施方式的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被
看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0036]图1为高或超高地应力地区的脆性岩体的最大破裂角的确定方法的流程示意图。
[0037]图2为保护层的扇形板裂抬动型结构的破裂角关系示意图。
[0038]图3为拉槽后下游侧保护层破坏现场示意图。
[0039]图4为拉槽后上游侧保护层破坏现场示意图。
[0040]图5为扇形板裂抬动型结构的结构示意图。
[0041]图6为拉槽深度不变时岩体破裂与拉槽宽度变化关系图；其中，图6a为9.3m拉槽宽度的岩体破裂结构示意图，图6b为16m拉槽宽度的岩体破裂结构示意图，图6c为17.3m拉槽宽度的岩体破裂结构示意图。
[0042]图7为拉槽宽度不变时岩体破裂与拉槽深度变化关系图；其中，图7a为3.8m拉槽深度、9.3m拉槽宽度时的岩体破裂结构示意图，图7b为5m拉槽深度、9.3m拉槽宽度时的岩体破裂结构示意图，图7c为7.6m拉槽深度、9.3m拉槽宽度时的岩体破裂结构示意图。
[0043]图8为超挖与不超挖情形的岩体破裂结构对比图；其中，图8a为3.8m拉槽深度不超挖情形下的岩体破裂结构示意图；图8b为3.8m拉槽深度超挖情形下的岩体破裂结构示意图。
[0044]附图中标记及对应的零部件名称：
[0045]1‑
板裂破坏面，2
‑
岩锚梁，3
‑
拉槽深度，4
‑
破坏分界线，5
‑
保护层宽度，6
‑...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高或超高地应力地区的脆性岩体的最大破裂角的确定方法，其特征在于，包括：根据如下公式确定最大破裂角：β＝H/L
ꢀꢀꢀꢀ
(1)其中，β为最大破裂角的正切值，H为拉槽深度，L为保护层宽度。2.一种高或超高地应力地区的脆性岩体的最大破裂角的确定方法，其特征在于，包括：在脆性岩体待开挖的硐室中间位置采用钻爆法进行拉槽开挖，挖出导槽，其中，在导槽的靠近硐室的上游边墙的一侧和导槽的靠近硐室的下游边墙的一侧预留一定厚度的脆性岩体作为保护层；在开挖边界外的围岩中插入锚杆进行预锚；采用光面爆破法爆破保护层的爆破区域，得到具有扇形板裂抬动型结构的岩体结构；通过破坏分界线将扇形板裂抬动型岩爆结构分为两个三角形结构的区域，即破坏区和未破坏区；破坏分界线与保护层宽度方向的夹角即为最大破裂角。3.如权利要求2所述高或超高地应力地区的脆性岩体的最大破裂角的确定方法，其特征在于，最大破裂角的公式为：β＝H/L
ꢀꢀꢀꢀ
(1)其中，β为最大破裂角的正切值，H为拉槽深度，L为保护层宽度。4.如权利要求3所述高或超高地应力地区的脆性岩体的最大破裂角的确定方法，其特征在于，所述脆性岩体为脆性花岗岩。5.如权利要求3所述高或超高地应力地区的脆性岩体的最大破裂角的确定方法，其特征在于，采用光面爆破法爆破保护层的爆破区域，得到具有扇形板裂抬动型结构的岩体结构，包括：根据边墙的岩锚梁与保护层的宽度方向的夹角以及岩锚梁的设计高度确定岩锚梁在保护层的宽度方向上的投影长度，以保护层的宽度减去所述岩锚梁在保护层的宽度方向上的投影长度所在的区域作为保护层的爆破区域，采用...

【专利技术属性】
技术研发人员：王修华，马行东，张世殊，袁国庆，黎昌有，马金根，吴章雷，彭仕雄，田雄，
申请(专利权)人：中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：