solidworks.pdf

第 19卷第 6期岩石力学与工程学报 19 (6 ): 726~ 730 2000年 11月 ChineseJ ournalofR ockM echanicsandEng ineering Nov. , 2000 高应力软岩巷道围岩变形破坏研究 3 刘高 1, 2 聂德新 1 韩文峰 2 ( 1成都理工大学成都 610059 ) ( 2兰州大学资源环境学院兰州 730000 ) 摘要以某有色金属矿山巷道为例,给出了高应力软岩的定义,论述了高应力软岩的特征、形成条件以及高应力软岩巷道围岩的变形破坏特征和类型,分析了巷道开挖前后地应力状态的变化及其对围岩变形破坏的影响,并从岩体和工程岩体围压状态变化和强度变化角度探讨高应力软岩围岩的变形破坏机理。关键词高应力软岩,巷道围岩,变形破坏机制,工程岩体分类号 TU 45,P 642 文献标识码 A 文章编号 10002 6915 (2000 )062 07262 05 1 前言随着我国资源开发的进一步发展,开采作业已不得不由地表向地下乃至地下深部转移。开采深度增加,矿山井巷将位于更高地应力环境之中,特别是在构造活动强烈地区,残余构造应力大且岩体工程特性较差,增大了开采作业难度和技术要求。因此, 研究高地应力环境下岩体工程特性及变形破坏机制是保证巷道稳定性和这类矿山持续稳定发展的关键。本文拟以某高地应力地区的矿山巷道围岩为例,讨论高应力软岩的基本特征和变形破坏机理,以期为同类工程的开挖、采掘和巷道维护提供有益认识。某有色金属矿山位于河西走廊北部龙首山区和潮水盆地南缘,处于青藏高原北部不同大地构造单元的结合部。研究区主要出露前震旦中深变质岩系以及侵入于上述岩层中的中酸性岩浆岩、基性岩浆岩和其他岩脉等。受青藏高原大幅度隆升的影响,研究区经历了强烈新构造运动和长期构造演化,在生成大型镍铜矿床的同时,也使地应力极高,岩体破碎,形成了工程性能极差的特殊的高应力软岩,从而给采矿和地下井巷的开拓和维护带来了难题。 2 高应力软岩的概念至今岩石工程学界仍未就软岩的概念达成共识, 软岩的定义有十几种之多[ 1~ 14]从定义所指对象上, 有的指岩石,如在国家标准(GB502182 94 )中定义为饱和单轴抗压强度 R< 30MPa的岩石[ 15];有的指岩体,如 1984年煤矿矿压名词讨论会(昆明会议)将软岩定义为“强度低、孔隙率大、胶结程度差、受结构面切割及风化影响显著或含大量易膨胀粘土矿物的松、散、软、弱岩层(体) [ 6]”。在高地应力地区经常遇到一类特殊岩体,当其位于地表浅部或低地应力环境时,岩块显示出较坚硬岩特征;而在高地应力环境中,当围压较高时,岩体尚具有较高的强度和模量(弹性模量或变形模量), 当围压较低时,工程岩体则表现出“软岩”特征。目前学术界对之称谓各异,如复杂岩体、挤压岩体和不良岩体等,有时甚至笼统地称之为软岩。显然,它有别于一般意义上的软岩,而是一种特殊的工程岩体,称这类软岩为高应力软岩更为适宜。 3 高应力软岩的特征及形成条件 岩石的强度和模量较高该巷道工程矿物分析表明,岩石矿物成分主要为钙质绿泥石,蒙脱石含量< 20%;膨胀试验结果显示,岩石的膨胀力较小。岩石室内力学试验结果表明,除部分片岩和片麻岩外,各类岩石大多均属硬质岩范畴,它具有较高的强度和模量,单轴抗压强度Ρ c = 40~