一种深部隧道硬岩典型灾害类型能量比制造技术

本发明专利技术公开了一种深部隧道硬岩典型灾害类型能量比

【技术实现步骤摘要】
一种深部隧道硬岩典型灾害类型能量比ERI判据方法


[0001]本专利技术涉及隧道硬岩
，特别涉及一种深部隧道硬岩典型灾害类型能量比
ERI
判据方法
。

技术介绍

[0002]在深部岩体工程中，从破坏范围
、
破坏危害程度以及相应的支护与防护措施来看，深层破裂是发生在岩体内部数米甚至数十米深处的破裂或断裂行为，其破坏范围相对较小，对工程产生的危害较轻，需要采取的支护措施较弱；应力型塌方依据体量的大小可产生数米至数十米的破坏半径，对工程造成较大破坏，甚至造成停工或人员生命安全损失，需要采取喷锚支护
、
钢拱架支护
、
超前固结灌浆等强力支护措施；岩爆根据发生破坏等级的大小其危害程度各不相同，中等以上岩爆可产生数十米甚至几十米的破坏半径，其破坏威力巨大，往往会造成重大人员伤亡
、
停工以及
TBM
等贵重施工器械的损坏，其不但需要及时网喷
、
使用钢纤维混凝土和抗冲击锚杆及超前支护等支护措施，还需要优化开挖方案，采用短进尺和弱爆破，使用光面爆破技术
、
实施应力解除和注水软化等措施；工程施工可根据深部隧道硬岩典型灾害类型确定采取的防护措施，因此需要建立模型实现深部隧道硬岩典型灾害类型能量比
ERI
判据
。

技术实现思路

[0003]本专利技术的主要目的在于提供一种深部隧道硬岩典型灾害类型能量比
ERI
判据方法，可以有效解决
技术介绍
中的问题
。
[0004]为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案为：
[0005]一种深部隧道硬岩典型灾害类型能量比
ERI
判据方法，包括以下步骤：
[0006]S1、
选定需要进行深部隧道硬岩典型灾害类型判别的深部隧道硬岩段作为目标判据段，根据目标判据段的真三向应力条件下现场岩体的峰值弹性应变能和真三向应力条件下室内试验岩块的峰值弹性应变能确定深部隧道硬岩主要典型灾害类型能量比指标
ERI
；
[0007]S2、
依据下列公式计算深部隧道硬岩主要典型灾害类型能量比指标
ERI
：
[0008][0009]式中，为真三向应力条件下现场岩体的峰值弹性应变能；为真三向应力条件下室内试验岩块的峰值弹性应变能；
[0010]S3、
根据下列公式计算得到
[0011][0012]式中，分别为任一时刻
t
时岩体对应于
σ1、
σ2、
σ3的弹性应变；
[0013]S4、
为室内真三轴试验岩块的峰值弹性应变能，可通过公式计算：
[0014][0015]式中，
σ1、
σ2、
σ3分别为最大主应力
、
中间主应力和最小主应力；
E
为弹性模量；
[0016]S5、
综合岩爆
、
应力型塌方和深层破裂的
ERI
指标边界阈值，最终的深部隧道硬岩主要典型灾害类型
ERI
判据根据下列公式计算：
[0017][0018]其中，所述硬岩的材料参数弹性模量
E
和真三轴应力组合形式：
[0019]x
＝
[(
σ1‑
σ2)2+(
σ2‑
σ3)2+(
σ3‑
σ1)2]/E
；
[0020]其中，所述与真三轴应力条件下硬岩的峰值弹性应变能进行拟合选取拟合关系：
y
＝
376.81e
[0.0002x]。
[0021]与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：将所发现的真三轴能量特征性规律代入所提的
ERI
指标中，实现了
ERI
指标能够进行数值模拟的可能，最终根据工程案例的初步分析给出了不同灾害类型的边界阈值，完成了
ERI
指标向
ERI
判据的转化，所提判据的优点主要体现在反映出了深部岩体所处的真三轴应力对破坏的影响
、
反映出了应力场的变化情况和初始应力场的偏应力特征
、
实现了向数值模拟化方向的发展等特色；可在工程中得到相应的应用
。
附图说明
[0022]图1为本专利技术一种深部隧道硬岩典型灾害类型能量比
ERI
判据方法的真三轴应力条件下能量的特征性关系图
。
具体实施方式
[0023]为使本专利技术实现的技术手段
、
创作特征
、
达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本专利技术
。
[0024]实施例
[0025]如图1所示的一种深部隧道硬岩典型灾害类型能量比
ERI
判据方法，包括以下步骤：
[0026]S1、
选定需要进行深部隧道硬岩典型灾害类型判据的深部隧道硬岩段作为目标判据段，根据目标判据段的真三向应力条件下现场岩体的峰值弹性应变能和真三向应力条件下室内试验岩块的峰值弹性应变能确定深部隧道硬岩主要典型灾害类型能量比指标
ERI
；
[0027]S2、
依据下列公式计算深部隧道硬岩主要典型灾害类型能量比指标
ERI
：
[0028][0029]式中，为真三向应力条件下现场岩体的峰值弹性应变能；为真三向应力条件下室内试验岩块的峰值弹性应变能；
[0030]S3、
根据下列公式计算得到
[0031][0032]式中，分别为任一时刻
t
时岩体对应于
σ1、
σ2、
σ3的弹性应变；
[0033]S4、
为室内真三轴试验岩块的峰值弹性应变能，可通过公式计算：
[0034][0035]式中，
σ1、
σ2、
σ3分别为最大主应力
、
中间主应力和最小主应力；
E
为弹性模量；
[0036]S5、
综合岩爆
、
应力型塌方和深层破裂的
ERI
指标边界阈值，最终的深部隧道硬岩主要典型灾害类型
ERI
判据根据下列公式计算：
[0037][0038]为了找出真三轴应力条件下硬岩能量与其真三轴应力关系之间的特征性规律，需要大量分析，首先需要寻找不同岩性硬岩之间具有规律性的真三轴应力组合形式，其次需要将不同岩性硬岩之间具有规律性的真三轴应力组合形式与真三轴应力条件下硬岩的能量建立联系，找到最佳的真三轴应力条件下硬岩能量与其真三轴应力组合形式之间的关系，即特征性规律；如图1为真三轴应力条件下能量的特征性关系图；该判据通过考虑深部岩体的真三向高应力特征，在不考虑岩体结构作本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种深部隧道硬岩典型灾害类型能量比
ERI
判据方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、
选定需要进行深部隧道硬岩典型灾害类型判别的深部隧道硬岩段作为目标判据段，根据目标判据段的真三向应力条件下现场岩体的峰值弹性应变能和真三向应力条件下室内试验岩块的峰值弹性应变能确定深部隧道硬岩主要典型灾害类型能量比指标
ERI
；
S2、
依据下列公式计算深部隧道硬岩主要典型灾害类型能量比指标
ERI
：式中，为真三向应力条件下现场岩体的峰值弹性应变能；为真三向应力条件下室内试验岩块的峰值弹性应变能；
S3、
根据下列公式计算得到根据下列公式计算得到式中，分别为任一时刻
t
时岩体对应于
σ1、
σ2、
σ3的弹性应变；
S4、
为室内真三轴试验岩块的峰值弹性应变能，可通过公式计算：式中，
σ1、
σ2、
σ3分别为最大主应力
、

【专利技术属性】
技术研发人员：张岩，高要辉，高美奔，何智浩，蒙凯，郑祥胜，
申请(专利权)人：成都理工大学，
类型：发明
国别省市：