实验调查Unloading-Induced红砂岩失败:洞察剥落机理和强度弱化效应

文摘

研究开挖卸荷的影响在坚硬的岩石失败,一系列的真三轴压缩试验、双轴压缩测试,和真三轴卸载压缩测试(两个不同的卸率)进行了不同围压在红色砂岩多维数据集样本。力量和故障特点和他们的关系对红砂岩卸货卸率和不同围压进行了分析。根据测试结果,卸货率和围压的影响强度和故障特征的坚硬的岩石进行了探讨,和一个合理的解释在坚硬的岩石隧道unloading-induced剥落。结果显示高度紧张的红色砂岩的应力-应变曲线表现出压力一步卸货期间,和卸货率越高,压力越低压力所需的步骤。岩石强度弱化效应引起的卸货确认。红色砂岩的力学性能和复杂的卸货后变得更加不稳定。红色砂岩后卸载到一个二维应力状态,随着围压增加,强度增加,然后减少;失效模式的变化从一个low-confining压力tensile-shear未能高围压拉伸断裂;和板的几何图形变化从大型厚板和楔形中小薄盘子。在相同围压,卸载率越高,强度越低(即。, the strength-weakening effect is more pronounced), the thinner the slab, and the lower the confining pressure required for the failure mode to change from tensile-shear failure to tensile failure. The unloading rate and confining pressure affect the strength and failure characteristics by affecting the crack initiation type and propagation direction in hard rock. For deep hard rock tunnels with high unloading rate and axial stress, neglecting the effects of unloading rate and axial stress will lead to a dangerous support design. For deep hard rock ore, if the maximal horizontal principal stress exceeds the critical confining pressure, the mining surface should be perpendicular to the direction of the minimal horizontal principal stress. The results of this study are of great engineering significance for guiding deep hard rock tunnel construction and mining.

1。介绍

深部岩体是在原始的三维(3 d)地应力环境和展品一般没有失败之前开挖稳定状态。开挖后的应力环境变化从三维到二维(2 d,比如隧道和洞穴)或一维(如支柱)。在开挖过程中,岩体围压卸荷的经验。开挖表面的围压降低到零,从而显著降低岩体的强度,最终,它的失败。坚硬的岩石,当开挖面周围的集中应力超过围岩的强度,不同程度发生脆性破坏,剥落和岩爆等(1- - - - - -10]。研究表明,岩体强度和失效模式主要依赖于围压(11- - - - - -15]。一般来说,岩石强度的增加逐渐随着围压增加,指示一个明显正相关。失效模式的变化与围压的变化,从而转变从拉伸断裂在低围压剪破坏在高围压(16- - - - - -19]。越的岩石,其强度越高,和更重要的失效模式是受围压的影响20.]。除了围压对岩石破裂的影响,开挖引起的卸货率的大小会影响岩石的失败。许多研究表明,岩石卸荷效应降低,导致不同程度的岩石内部损伤(21- - - - - -25,改变了岩石的力学性能。卸荷的影响影响岩石破裂与在开挖卸荷速率;和人们普遍认为,卸货率越高,更重要的影响是26- - - - - -30.]。高压力的坚硬的岩石,在开挖卸载率越大,越严重的失败。硬岩石更容易经历岩爆卸货率高,和非暴力剥落更可能发生在相对较低的卸货率(31日,32]。

然而,开挖导致硬摇滚过渡从三维到二维应力状态。垂直开挖表面的围压卸载,当围压平行于开挖面(如轴向应力隧道、道路、和洞穴)不是卸载。在开挖后,围压平行于开挖面和切向应力影响同时围岩的变形和破坏。实验研究结果表明,围压平行于开挖面围岩强度和失效模式的影响,如硬石失败的严重性(33- - - - - -35]。目前,传统的常规三轴卸荷试验主要用于研究卸荷速率的影响的强度和硬摇滚的失败。卸围压后,样品在单轴压缩状态,这不同于2 d深隧道周围岩石的应力状态。事实上,在开挖过程中,硬摇滚是同时受围压影响开挖面平行和卸货率。因此,当研究卸荷的影响强度和硬摇滚的失败,围压和卸荷速率的影响同时应该考虑。

在这项研究中,一系列的真三轴压缩试验(tct)双轴压缩试验(美军),和真三轴卸载压缩测试(包括卸货真三轴压缩试验在卸货率低(TLU),卸货率高(星期四)进行红色砂岩多维数据集样本分析卸货率和围压的影响在坚硬的岩石的失败。通过测试结果的详细分析和总结,力量和故障特点和他们的关系对红砂岩卸货卸率和不同围压测定。因此,卸货率和围压的影响强度和故障特征的硬摇滚了,和一个合理的解释unloading-induced剥落的坚硬的岩石隧道(或洞穴)提出了。

2。实验方法

2.1。岩石描述和样品制备

在这个实验中使用的红色砂岩源于临沂,中国。这种砂岩单轴抗压强度(UCS) 97.5 MPa,单轴抗拉强度(ut)为3.9 MPa (UCS UTS比大约是25),18.6的绩点的弹性模量,密度为2.43克/厘米³,纵波速度3108米/秒,它表现出中等岩爆倾向(36,37]。因此,红色砂岩是一个典型的硬摇滚与高强度和脆性。视觉,红色砂岩是红褐色,质地均匀,没有明显的结构弱面,和medium-fine-grained sand-like纹理,如图1(一)。的红色砂岩薄片偏光显微镜下检查,记录和红色砂岩的微观结构在平面和垂直的偏振光,如图1 (b)和1 (c)。红色的砂岩主要由石英(42%)、钾长石(5%)、沸石(8%)、斜长石(35%)、方解石(9%),和不透明矿物(1%)(38]。

在这项研究中,红色砂岩是加工成多维数据集样本(50毫米×50毫米×50毫米),如图1 (d)。立方体的六个面的样本的获取平行面临偏差在±0.05毫米的范围和垂直相邻面内角度偏差在±0.25°的范围。此外,六个面的均匀涂上凡士林在测试前,减轻最终效果。

2.2。测试设备

使用天合- 3000岩石真三轴测试系统(图2)由六个独立的加载系统,X,Y,Z可以独立加载方向获得不平等的三维应力条件。水平的最大承载能力X和Y方向是2000 kN,垂直的最大承载能力Z方向是3000 kN。在测试期间,三个方向的变形测量伸长计,然后相应方向的应变计算基于变形。因此,天合- 3000岩石真三轴测试系统可以逼真地模拟深部地应力环境和岩体的开挖卸荷过程。

(我)TCT:首先,测试机加载装置是用于执行同步真三轴加载的加载速率对多维数据集的样本1 kN / sX,Y,Z的方向。随后,维持5分钟后的负载设置围压水平。在下一步中,加载的X和Y方向保持不变,而加载的Z方向继续增加1 kN / s的加载速率,直到样品最后遭受总体失败;加载就停止了。加载路径的一个示意图如图3(一个)。(2)旅级战斗队:第一,Y和Z方向试验机的加载装置是用来加载数据集样本的加载速率1 kN / s。当负载在两个方向上达到围压水平,负载是维持5分钟。随后,负载Y方向保持不变,而负载Z方向增加1 kN / s直到样品最终遭受全面失败,和装运了。加载路径的一个示意图如图3 (b)。(3)TLU(星期四):首先,X,Y,Z方向试验机的加载装置被用来进行真三轴加载的加载速率对多维数据集的样本1 kN / s。后三个方向的负荷达到围压水平集,它为5分钟保持不变。随后,加载的Y和Z方向保持不变,而加载的X方向的卸货率下降0.2 kN / s(或10 kN / s)。卸载后,加载的Y和Z5分钟的方向保持不变。随后,Y方向荷载保持不变,而Z方向载荷增加1 kN / s,直到整体样本遭受失败,停止加载。加载路径的一个示意图如图3 (c)。

2.3。实验方案

研究卸荷的影响率和围压的强度和坚硬的岩石在卸荷破坏特征的基础上,两个卸货率(0.2和10 kN / s)和七围压水平(5、10、20、30、40、50和60 MPa)应用在真三轴卸载压缩测试(包括TLU(卸货速率0.2 kN / s)和清华(10 kN / s)的卸率)。此外,tct和btc七点进行围压水平来比较他们的结果与TLU和星期四。简化了测试计划,封闭压力在水平方向都是平等的。具体实验方案如下:

3所示。测试结果和分析

基于测试计划部分2.2TLU tct,美军,清华对多维数据集的样本进行了不同围压。减少偶然误差对测试结果的影响,测试结果是重复之间存在较大的差异。在随后的分析中,只有测试结果与峰值强度接近平均峰值强度提出了由于长度有限的手稿。

3.1。应力-应变曲线

在这项研究中,只有Z方向的应力-应变曲线( )进行了分析。图4显示了Z为每个测试方向的应力-应变曲线。tct(图4(一)),应力-应变曲线表现出明显的屈服阶段峰值强度之前,和曲线不迅速下降,当压力增加到峰值强度。因此,红色砂岩的脆性显著降低在三维应力状态。随着围压的增加,弹性模量也在不断增加。这两个(图4 (b)),应力-应变曲线类似于圆柱形样本的单轴压缩应力-应变曲线。当加载的峰值强度对应的围压,曲线下降迅速,显示强烈的脆性。随着围压增加,弹性模量增加,然后降低。TLU和清华(数字4 (c)和4 (d)),随着围压的增加,弹性模量先增加,然后降低,应力-应变曲线包括卸货过程中压力的一步。例如,当卸货率是0.2 kN / s和围压超过30 MPa,在卸载压力不断增加,压力步骤形成的曲线。在卸荷应力水平越高,压力越长步(图4 (c))。卸货速率是10 kN / s时,应力-应变曲线表现出显著的围压压力步20 MPa,总体和样本经验失败的围压卸荷过程中60 MPa(图4 (d))。此外,数据显示4(一)- - - - - -4 (d),tct的应力-应变曲线是光滑的,在不同围压的应力-应变曲线的差异很小。美军,TLU,星期四,在不同围压的应力-应变曲线有很大的不同和粗糙,和卸货率越高,越明显不同。

它可以得出结论,在3 d应力环境中,裂纹扩展和聚结的红色砂岩相对稳定;塑性改善;和机械性能保持相对稳定。在2 d应力环境中,特别是对红砂岩在卸货过程中,裂缝容易不稳定的传播和聚结,和机械性能不稳定。卸货率越高,所需的降低压力水平显著的变形。因此,坚硬的岩石的力学性能体验卸货变得更加复杂。

3.2。强度属性

由于巨大的差异在一些封闭压力峰值强度,测试是重复的。峰值强度观察不同围压在每个测试如表所示1。因此,每个测试的峰值强度之间的关系并确定围压(图5)。tct的峰值强度与围压增加显著增加;然而,围压越高,正斜率越小(图5(一个))。这两个,TLU,星期四,峰值强度随着围压的增加而增加,当围压低于30 MPa;然而,斜率为正逐渐减少。当从30到40 MPa围压的增加,峰值强度经历小幅下降。当围压超过40 MPa和继续增长,峰值强度不断降低,逐渐增加负斜率。高峰通过比较优势的美军,TLU,星期四,它可以观察到样品的峰值强度分布发生在相同围压卸荷过程比较离散,特别是当围压接近30 - 40 MPa(数字5 (b)- - - - - -5 (d))。

前面提出的结果表明,峰值强度与围压增加单调增加在坚硬的岩石三维应力状态(两个封闭压力相等)。有坚硬的岩石的临界围压在一个二维应力状态,和峰值强度先增加,然后随围压(即增大而减小。,峰值强度最大临界围压)。坚硬的岩石的峰值强度进行卸载更不稳定。可以得出结论,当轴向应力低于临界围压、轴向应力越高,强度越高的围岩深部硬岩隧道。当轴向应力大于临界围压、轴向应力越大,围岩的强度越低。因此,轴向应力应考虑支持设计的深硬岩隧道,开挖后,应提供直接的支持。深部硬岩矿,如果最大水平主应力大于临界围压的矿石,最小水平主应力应该卸载期间矿业减少矿石的强度,提高挖掘效率。

调查卸货率和围压的影响进一步红色砂岩的强度,平均峰值强度用于以下分析。图6显示了平均峰值强度与围压之间的关系为每个测试。TCT的峰值强度明显高于旅战斗队,TLU,和星期四在相同围压;此外,围压越高,峰值强度的差异就越大。峰值强度的旅级战斗队、TLU和邱增加然后减少随着围压增加,在30 - 40 MPa和临界围压。峰值强度在同一围压差异相对较小,尤其是当卸货率很低。因此,红色砂岩应力状态的转换从三维到二维的强度降低的主要原因。即围压增加(或减少)相同的值,和强度增加(或减少)的3 d远高于二维应力状态,尤其是当卸货率很高。例如,旅级战斗队的围压降低= 60 - 10 MPa,从而导致减少的峰值强度4.9 MPa, TCT的围压降低== 50 MPa= 50 MPa和= 0 MPa,导致减少的峰值强度243.1 MPa。

图7礼物之间的关系强度和不同围压卸荷速率的峰值。峰值强度的顺序在一个特定围压大约如下:旅级战斗队> TLU >星期四。围压变化的范围内调查在这项研究中,峰值强度差异旅级战斗队和TLU是小;然而,他们的区别是更重要的比在高围压较低。这一结果的可能原因是卸货率TLU是非常低的,和它的影响是有限的。因此,它的影响就相对较弱的围压高围压。然而,在卸货率高,强度差异旅级战斗队和清华相对明显,高围压。这表明高卸率展览很大强度弱化效应在高围压下的坚硬的岩石。

总之,卸货率和围压影响红色砂岩的强度,和围压的影响强度明显大于卸货率。因此,降低围压由开挖引起的最重要的原因是减少强度和硬摇滚的失败。卸货率低对坚硬岩石的强度没有显著影响,而高卸率有显著的强度弱化对坚硬的岩石在高围压的影响。

3.3。故障特征

故障特征(包括几何和失败模式)tct的样品,这两个,TLU,星期四在不同围压数据所示8- - - - - -11,分别。旅级战斗队的故障特征,总体而言,TLU,星期四是相似的和与TCT方面有显著的差异。每个测试的具体故障特征如下:(我)失败的几何学。如图8在低围压,TCT的样本被严重破坏,和板大多是长,柱状。随着围压增加,减少样本的碎片,blockiness和板的厚度不断增加。在高围压,板大的楔形。例如,在== 60 MPa,只有三大楔形板形成(图8(g))。如数据所示9- - - - - -11,大多数板的大小由旅战斗队,TLU,星期四X(厚度)比生产的方向是短的Y和Z方向(blockiness)。因此,近平行板Y- - - - - -Z飞机是显性的。在低围压,板厚,他们blockiness很大,分裂的程度相对较低,他们的几何图形主要板和楔形状。随着围压增加,板变薄;blockiness减少;和分裂的程度越来越严重。在高围压,样品是严重的分裂;板的厚度和blockiness显著降低;和板成为主要推出餐盘状,低厚度和低blockiness。此外,由于卸荷速率的影响,几何失败的样品在相同围压不同旅战斗队,TLU,和星期四。卸货率越高,blockiness越小,板越薄,越严重分裂的样本。在研究了围压范围内,失败的不同几何图形的旅级战斗队TLU是不重要的,而失败的几何图形的旅级战斗队和清华是非凡的。 Hence, a high unloading rate promotes the fragmentation of red sandstone and the formation of thin plate-shaped slabs; thus, the red sandstone is more prone to spalling.(2)失效模式。如图8在低围压,TCT经验的样品主要是柱状分裂和共轭剪切多个断裂表面最大主应力的方向(即,Z方向)。在温和的围压,样品的失效模式是一个与多个断裂斜剪破坏表面,在高围压,失效模式是一个单一的斜剪破坏断裂表面。如数据所示9- - - - - -11,在一般情况下,随着围压的增加,板的表面摩擦粉减少旅战斗队,TLU,和星期四。因此,剪切破坏变得逐渐走弱,增加围压。在低围压、摩擦粉表面的板卸载表面附近的旅级战斗队并不重要,主要失效模式是紧张。此外,大量的摩擦粉表面生成样本中心附近的石板和主要失效模式是剪切破坏。随着围压增加,卸载表面附近的板的抗拉特性变得更加重要,而且板表面上的摩擦粉数量在样品中心不断减少。特别是,当围压超过30 - 40 MPa时,剪切特征变得明显较弱。在高围压,卸载表面和附近的石板在样品中心表现出明显的抗拉特性;即。,the dominant failure mode of the sample is tensile failure. Owing to the effect of the unloading rate, the TLU and THU have more significant effects on the tensile characteristics of the slabs than the BCT at the same confining pressure. At a high unloading rate (i.e., THU) and at a low and high confining pressure, the dominant failure mode is tensile failure.

可以得出以下两个结论:(i)在低围压,坚硬的岩石是容易拉伸断裂在3 d(柱状分裂)和2 d(推出餐盘状分裂)应力状态;此外,剪切破坏发生在局部地区。随着围压的三维应力状态,坚硬的岩石的失败将从multiple-fracture表面tension-shear混合故障转换为单处骨折面剪切破坏;剪切特性不断提高,和破碎的程度减少。在二维应力状态,剪切特征不断减弱;失败国家将逐步转换成thin-plate-shaped拉伸断裂(即。、剥落);拉伸断裂的范围增加;和分裂更加严重。(2)卸货率的影响在坚硬的岩石的破坏特征与围压和卸荷速率的大小。拉伸特征更明显,坚硬的岩石经历卸货; thin plate splitting (i.e., spalling) is more likely to occur, and the fragmentation is more serious. The higher the unloading rate and confining pressure, the deeper the range of the hard rock tensile failure. When the unloading rate is low, the effect is not significant. Therefore, the effect of the unloading rate on the hard rock failure manifests itself mainly in enhanced tensile characteristics, which reduces the confining pressure required for a tensile failure in hard rock. That is, the increasing unloading rate accelerates the transition of the failure mode from shear to tensile failure and the change of the slab geometry from a thick plate or wedge to a thin plate.

总之,高压力的坚硬的岩石开挖后,如果平行开挖表面的围压较低,开挖面附近的拉伸断裂深度浅,断裂表面大约是开挖面平行,和大板,厚板。随着围压增加,开挖面附近的拉伸断裂的深度增加,blockiness和板的厚度变得越来越薄,分别。同时,在开挖卸荷速率越高,深度越大的拉伸断裂在开挖面附近,和越来越薄平板blockiness和厚度,分别。因此,对于硬岩隧道或洞穴深处,轴向应力越高,在开挖卸载率,较高的围岩中剥落的可能性,并在严重的情况下可能发生岩爆灾害。因此,对于深部硬岩矿、采矿方法卸货卸率高和最小水平主应力提高矿石碎片。

4所示。讨论

一般来说,岩石材料的抗剪强度大于抗拉强度、剪切特征越明显,相应的强度越高。这是证明了TCT这里提供结果。根据节3硬摇滚,经历卸载展品弱剪切特性和强度下降。图12显示峰值强度之间的关系和每个测试的故障特征。随着围压增加,TCT的失效模式表明,剪切破坏和相应的峰值强度不断增加。美军的失效模式、TLU和邱表明,剪切破坏逐渐削弱,和相应的峰强度先增加,然后降低。确定卸货率和围压的影响强度和坚硬的岩石破坏特征的基础上,本文的实验结果解释了基于裂纹萌生和扩展。

岩石破裂的原因是持续引发的宏观表现,内部裂纹的传播,聚结(39- - - - - -41]。因此,力量和故障特征在岩石破裂起始是密切相关的,传播,聚结的内部裂缝。根据节3.3TCT,随着围压的增加,样品的碎片减少,楔形板变厚。美军,TLU,星期四,当围压是相等的,卸货率越高,越严重分裂的样本,更推出餐盘状板卸载产生表面平行,与薄石板。当卸货速率是恒定的,围压越高,越严重分裂的样本,更推出餐盘状板卸载产生表面平行,与薄石板。样品的严重分裂表明大量的裂缝中创建失败,而许多和薄厚度板平行于卸货表面显示,大量的裂缝传播和合并在一个方向平行于2 d平面应力(即。- z平面)。它可以得出结论,围压和卸荷速率的变化影响起始,传播,聚结在坚硬的岩石裂缝。

对于围压,Sahouryeh et al。42)认为,在二维应力状态,中间主应力的影响将导致岩石内部裂纹的不断传播,结合方向平行于2 d(即压力。,中间主应力和最大主应力)飞机,导致拉伸断裂。Cai (43)用数值模拟方法研究中间主应力的影响在洞穴周围的围岩失败。岩石的剥落的主要原因在洞穴是最小主应力(接近于零),相对较高的中间主应力和岩石非均质性。2 d的增加围压应力状态促进裂纹扩展和聚结的方向2 d平面应力,从而导致拉伸断裂。然而,低于临界围压,围压对坚硬岩石的失败有双重影响。首先,增加围压导致裂缝传播的方向2 d平面应力,促进在坚硬的岩石拉伸断裂。第二,增加围压增加摩擦阻力需要克服坚硬的岩石断裂(44];即越来越裂纹开裂压力延迟硬摇滚失败(33),这就增加了力量。当超过临界围压,增加围压促进拉伸裂纹的传播沿二维平面应力方向,降低了裂纹萌生的压力,并减少坚硬岩石的强度。此外,增加围压会导致严重的坚硬的岩石碎片,这主要是由于推广开始,传播,聚结更多的裂缝岩石破裂过程。因此,在二维应力状态,增加围压,坚硬的岩石的强度先增加,然后下降,剪切破坏变得逐渐走弱,分裂更加严重。在三维应力状态,增加围压抑制拉伸裂纹的萌生和扩展平面平行于应力或最大主应力的方向45),增加了裂纹萌生的压力。因此,岩石破裂是延迟;剪切破坏成为增强;强度增加;减少了和碎片。

关于卸货率,一些研究表明,硬摇滚展品强烈拉伸断口特征在卸货(本文中的测试结果验证了),和拉伸裂缝岩石内部将生成的46- - - - - -50]。卸货率越高,越发达的拉伸裂缝(51]。因此,在坚硬的岩石在卸载失败,更多的拉伸裂缝传播和合并的方向2 d平面应力的共同作用下围压和最大主应力。因此,剪切破坏是削弱;强度降低(即。,strength-weakening effect); and the fragmentation becomes severe. Moreover, the higher the unloading rate is, the more significant these effects are.

总之,卸货率和围压影响的强度和故障特征影响裂纹萌生在坚硬的岩石类型和传播方向。在坚硬的岩石围压的影响取决于应力状态。在三维应力状态,围压主要抑制拉伸裂纹的萌生和扩展,增加了裂纹萌生的压力。卸货后二维应力状态,增加围压促进主要拉伸裂纹萌生和扩展的二维平行平面应力。卸货率促进主要启动张力在坚硬的岩石裂缝,从而让更多的张力裂缝传播和合并硬摇滚失败,导致在坚硬的岩石强度弱化效应。因此,在深高压力的坚硬的岩石隧道的开挖(或洞穴),卸荷速率的影响,大量的拉伸裂缝生成在围岩隧道周围一定范围内。的共同作用下,高切向和轴向应力,拉伸裂缝传播和合并大约和开挖面平行,从而导致剥落。

5。结论

(1)峰值强度的顺序在相同围压不同的测试是TCT > BTC > TLU >星期四。在卸货期间,红色砂岩的应力-应变曲线表现出压力一步,及其力学性能和复杂的卸货后变得更加不稳定。卸货后的2 d应力状态,红色砂岩裂缝容易不稳定传播,展示强大的脆性和失败。卸货率越高,力学性能之间的差异越大,应力水平越低压力一步所需应力-应变曲线。(2)存在一个临界围压(30 - 40 MPa)红砂岩卸载后二维应力状态。随着围压增加,强度增加,然后减少(强度最大临界围压),和失效模式的变化从一个low-confining压力tension-shear混合高围压压力失败。此外,分裂更加严重,和板的几何图形变化从大型厚板和楔形中小薄盘子。红色砂岩应力状态的变化从三维到二维的强度降低的主要原因。(3)卸荷速率的影响失败的红色砂岩与围压和卸荷速率的大小。岩石强度弱化效应引起的卸货确认。在相同围压,卸载率越高,强度越低(即。,the strength-weakening effect is more pronounced), the weaker the shear failure, the more severe the fragmentation, and the easier the formation of thin-plate slabs. Increasing the unloading rate reduces the confining pressure required for the red sandstone failure mode to change from tensile-shear mixed failure to tensile failure. The effect of the high unloading rate on the failure of red sandstone is evident, particularly at high confining pressures, whereas a low unloading rate has no significant effect on the failure of red sandstone.(4)卸货率和围压影响坚硬岩石的强度和故障特征的影响类型的裂纹萌生和裂纹扩展的方向。卸荷速率的影响原因主要张力裂缝在坚硬的岩石卸荷表面平行,从而导致一个更简单的拉伸裂缝传播和聚结硬摇滚时损坏。在二维应力状态,增加围压促进拉伸裂纹的萌生和扩展平行平面的压力。当封闭压力低于临界围压,它将增加裂纹萌生压力和推迟坚硬的岩石失败;此外,裂纹开裂应力降低,当围压超过临界围压。(5)剥落的合理的解释深坚硬的岩石隧道(或洞穴)。在深坚硬的岩石隧道的开挖,卸荷速率的影响下,众多拉伸裂缝生成在围岩隧道周围一定范围内。高切向和轴向应力的共同作用下,这些拉伸裂缝传播和合并大约和开挖面平行,导致剥落。卸货率和轴向应力越大,失败剥落深度越大。(6)卸货率和轴向应力的影响应考虑深坚硬的岩石隧道。忽视的影响卸货率影响的安全设计的支持,特别是在卸货率高。当轴向应力较低或高于临界围压的围岩,忽略轴向压力将导致一个保守的或危险的支持设计,分别。深硬岩矿,如果最大水平主应力超过临界围压,挖掘表面应垂直于最小水平主应力的方向降低强度和提高矿石的破碎。

数据可用性

使用的数据来支持本研究的结果包括在本文中。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突。

确认

这项工作得到了中国国家自然科学基金项目(批准号41877272),为地质力学与地下工程国家重点实验室,中国矿业大学科技、北京(批准号SKLGDUEK1827),华南理工大学研究基金会(190 xqd091)。

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