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结构面剪切破坏特性及其在滑移型岩爆研究中的应用

周辉  孟凡震  张传庆  杨凡杰  卢景景  
【摘要】:从锦屏二级水电站深埋隧洞施工中发现,结构面的剪切滑移可能诱发极强岩爆。为研究结构面对滑移型岩爆的控制机制,利用水泥砂浆作为模型材料,制作3种不同起伏高度的不规则锯齿形结构面,并进行直剪试验,研究不同起伏高度、剪切速率和法向压力下的结构面强度特征和破坏机制,并对现场的滑移型岩爆进行初步的机制分析。研究结果表明,每种起伏高度的结构面的峰值抗剪强度和残余强度均随法向压力增大而增大;随着起伏高度的增加,结构面的抗剪强度、内摩擦角逐渐增加;随着剪切速率增加,结构面抗剪强度具有先增加后减小的趋势;不同工况下结构面的破坏机制可归纳为锯齿的滑移错断机制、结构面上下盘的拉伸断裂机制和上盘前端下盘后端的冲击断裂机制;结构面的起伏高度越大、法向应力越高,冲击断裂的规模越大;现场结构面的应力集中程度、结构面面壁凸台的尺寸、强度和位置等决定了滑移型岩爆发生的等级、爆坑深度。

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