1. 中国科学院武汉岩土力学研究所 岩土力学与工程国家重点实验室,湖北,武汉,430071
2. 中国科学院大学,北京,100049
3. 浙江省应急管理科学研究院,浙江,杭州,310012
4. 贵州大学 资源与环境工程学院,贵州,贵阳,550033
网络首发:2024-08-30,
纸质出版:2024
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王贵宾, 刘桓兑, 唐明豪, 等. 复杂应力路径下的花岗岩洞室开挖损伤区研究[J]. 岩土力学, 2024,45(9):2539-2553.
WANG Gui-bin, LIU Huan-dui, TANG Ming-hao, et al. Excavation damage zones in granite cavern under complex stress paths[J]. 2024, 45(9): 2539-2553.
王贵宾, 刘桓兑, 唐明豪, 等. 复杂应力路径下的花岗岩洞室开挖损伤区研究[J]. 岩土力学, 2024,45(9):2539-2553. DOI: 10.16285/j.rsm.2023.1611.
WANG Gui-bin, LIU Huan-dui, TANG Ming-hao, et al. Excavation damage zones in granite cavern under complex stress paths[J]. 2024, 45(9): 2539-2553. DOI: 10.16285/j.rsm.2023.1611.
在储库的建设与运行过程中,复杂的应力路径是控制围岩损伤的主要因素。然而在围岩的损伤区研究中,应力路径仍未得到充分考虑,特别是忽略了主应力轴旋转在围岩损伤中的作用。基于岩石扭剪仪开展岩石主应力轴旋转试验,利用断裂力学理论对裂隙的尖端应力场进行了分析。结果表明,应力旋转会提高裂隙尖端的拉应力以促进裂隙的进一步发育,从而导致岩体强度的降低,且降低幅度与旋转角度呈明显的正相关关系。基于上述结果提出了一种考虑应力旋转的损伤演化表征法,在岩体最大偏应力超过第一次起裂应力后,对主应力轴任意方向的旋转角度进行累加,得到累计有效旋转角度。利用其随深度变化规律实现开挖损伤区(excavation damage zones,简称EDZ)的圈定,同时利用损伤区的最大深度和超过第2次起裂应力的偏应力范围划定剥落区。该方法综合考虑了应力路径中主应力的幅值与旋转角度的变化,更加全面地反映了围岩损伤演化机制,并通过Mine-by隧道数值模型与现场监测数据的对比进行了有效性验证。本研究可以为理解围岩损伤机制和预测围岩损伤范围提供新思路。
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