●《岩石力學與工程研究著作叢書》序
《岩石力學與工程研究著作叢書》編者的話
前言
第1章 緒論 1
1.1 研究背景與意義 1
1.2 深部岩體開挖效應研究現狀 4
1.3 岩體開挖卸荷的動力特性 7
1.4 本書的主要內容 9
參考文獻 10
第2章 深部岩體開挖瞬態卸荷力學過程和計算模型 19
2.1 岩體開挖的準靜態和瞬態卸荷過程 19
2.1.1 鑽孔爆破開挖法與隧道掘進機開挖法 19
2.1.2 準靜態卸荷與瞬態卸荷的判定 23
2.1.3 岩體開挖瞬態卸荷力學過程 25
2.2 岩體開挖瞬態卸荷力學過程的數學描述 27
2.2.1 炮孔布置與毫秒延遲起爆順序 27
2.2.2 圍岩二次應力場與分步開挖荷載 29
2.2.3 爆炸荷載及其作用歷程 32
2.2.4 岩體開挖瞬態卸荷起始時刻與持續時間估算 40
2.2.5 岩體開挖瞬態卸荷方式 42
2.3 爆炸荷載與開挖瞬態卸荷的耦合作用計算模型 44
2.3.1 爆炸荷載的施加 44
2.3.2 開挖瞬態卸荷過程的模擬 48
2.3.3 耦合作用計算模型及其實現 50
2.4 小結 51
參考文獻 51
第3章 鑽爆開挖過程圍岩應力和應變能的瞬態調整機制 54
3.1 開挖瞬態卸荷引起的圍岩瞬態應力場 54
3.1.1 圍岩瞬態應力場計算的解析方法 54
3.1.2 瞬態卸荷引起的圍岩二次應力動態調整過程 60
3.1.3 全斷面毫秒爆破下的隧洞圍岩二次應力演化與分布規律 65
3.2 爆炸荷載和瞬態卸荷耦合作用下的圍岩總動應力場 69
3.2.1 爆炸荷載作用引起的圍岩動應力場 69
3.2.2 爆炸荷載和瞬態卸荷耦合作用引起的圍岩總動應力場 74
3.3 圍岩應變能的集聚過程與空間分布規律 79
3.3.1 圍岩應變能的計算 80
3.3.2 開挖過程圍岩中的能量平衡 82
3.3.3 開挖過程圍岩中的能量傳輸 85
3.3.4 圍岩應變能的積聚特征 88
3.4 開挖過程圍岩應變能的釋放 89
3.4.1 能量釋放指標 89
3.4.2 圍岩能量釋放規律 90
3.4.3 圍岩能量釋放的影響因素 100
3.5 小結 104
參考文獻 105
第4章 深部岩體開挖瞬態卸荷激發的圍岩振動 108
4.1 開挖瞬態卸荷激發圍岩振動的機制及影響因素 108
4.1.1 靜水應力場中岩體開挖瞬態卸荷激發圍岩振動的解析解 108
4.1.2 岩體開挖瞬態卸荷激發圍岩振動的影響因素 109
4.1.3 非靜水應力場中岩體開挖瞬態卸荷激發圍岩振動 114
4.2 瞬態卸荷激發振動與爆破振動的比較 116
4.2.1 爆破振動及影響因素 116
4.2.2 質點峰值振動速度比較 122
4.2.3 振動頻率比較 125
4.2.4 實測深埋隧洞開挖過程振動信號的頻譜特性 125
4.3 實測瞬態卸荷激發振動的識別與分離 133
4.3.1 深埋隧洞鑽爆開挖過程的實測圍岩振動 134
4.3.2 開挖瞬態卸荷激發振動的識別 138
4.3.3 開挖瞬態卸荷激發振動的分離 142
4.4 開挖瞬態卸荷激發振動的傳播規律 146
4.4.1 基於量綱分析推導的激發振動預測公式 147
4.4.2 實測開挖卸荷激發圍岩振動衰減規律 150
4.5 小結 156
參考文獻 157
第5章 深部岩體爆破開挖引起的圍岩開裂機制和岩爆效應 159
5.1 深埋隧洞爆破開挖過程的裂紋擴展模型 160
5.2 爆炸應力波驅動的岩體開裂機制 161
5.2.1 翼型裂紋擴展的臨界條件 162
5.2.2 岩體開裂特征 162
5.3 準靜態卸荷引起的圍岩開裂機制 165
5.3.1 翼型裂紋產生的臨界條件 165
5.3.2 圍岩開裂範圍與翼型裂紋擴展方向 167
5.4 瞬態卸荷誘導的圍岩開裂機制及影響因素 168
5.4.1 圍岩開裂範圍 168
5.4.2 圍岩開裂的影響因素 169
5.5 開挖卸荷誘導的岩爆效應 172
5.5.1 圍岩開裂過程中的能量變化 172
5.5.2 不同卸荷方式下應變型岩爆的特征 177
5.5.3 岩爆碎塊彈射速率 179
5.5.4 錦屏二級水電站深埋隧洞開挖過程中的岩爆 180
5.6 小結 186
參考文獻 186
第6章 深部岩體爆破開挖過程中的圍岩損傷演化機制 189
6.1 深部岩體鑽爆開挖導致圍岩損傷機理 189
6.1.1 岩體開挖瞬態卸荷誘發圍岩損傷機理 189
6.1.2 爆炸荷載作用下的圍岩損傷機理 190
6.2 深部岩體鑽爆開挖圍岩損傷模型 191
6.2.1 損傷破壞準則 191
6.2.2 損傷演化方程 192
6.2.3 損傷變量閾值 193
6.3 深部岩體鑽爆開挖圍岩損傷演化過程 194
6.3.1 瞬態卸荷作用下的圍岩損傷演化過程 195
6.3.2 爆炸荷載與瞬態卸荷耦合作用下的圍岩損傷演化過程 198
6.3.3 工程實例分析 203
6.4 錦屏二級水電站深埋隧洞爆破開挖圍岩損傷區檢測及特性研究 208
6.4.1 工程概況 208
6.4.2 損傷區檢測方法 209
6.4.3 損傷區檢測結果 210
6.4.4 深埋隧洞爆破開挖圍岩損傷特性 214
6.5 小結 217
參考文獻 218
第7章 開挖瞬態卸荷引起的圍岩松動與變形機制 220
7.1 節理岩體開挖瞬態卸荷松動機理 220
7.1.1 開挖瞬態卸荷松動的能量模型 220
7.1.2 開挖瞬態卸荷松動的應力波模型 222
7.1.3 開挖瞬態卸荷松動的影響因素 228
7.1.4 平行節理組切割岩體的卸荷松動模型 229
7.2 開挖瞬態卸荷引起節理岩體松動模擬試驗 234
7.2.1 松動模擬試驗繫統設計 234
7.2.2 模型材料的選擇與相似分析 235
7.2.3 松動模擬試驗過程 237
7.2.4 試驗結果分析 241
7.3 節理岩體爆破松動機理 244
7.3.1 爆破松動的應力波模型 244
7.3.2 爆破松動的動分析 247
7.4 含結構面地下廠房高邊牆開挖卸荷松動變形實例分析 250
7.4.1 瀑布溝水電站工程概況 251
7.4.2 開挖過程地下廠房實測變形 252
7.4.3 高邊牆開挖卸荷松動變形數值分析 254
7.4.4 計算結果與實測數據的對比 259
7.5 小結 261
參考文獻 262
第8章 深部岩體開挖瞬態卸荷動力效應控制技術 264
8.1 深埋洞室開挖程序優化 264
8.1.1 典型水電站地下廠房洞群開挖程序 265
8.1.2 大型地下廠房開挖程序比較與分析 270
8.1.3 深埋地下廠房開挖輪廓爆破方式比選 273
8.2 深部岩體開挖瞬態卸荷激發振動控制 279
8.2.1 爆破振動和開挖瞬態卸荷激發振動的預測 279
8.2.2 深埋隧洞開挖瞬態卸荷激發振動控制 280
8.2.3 深埋地下廠房開挖瞬態卸荷激發振動控制 292
8.3 深埋地下洞室開挖瞬態卸荷引起的圍岩損傷控制 297
8.3.1 深埋隧洞開挖過程的圍岩應力動態演化規律 297
8.3.2 全斷面鑽爆開挖過程的圍岩損傷演化規律 302
8.3.3 基於地應力瞬態卸荷圍岩損傷控制的爆破設計優化 303
8.4 基於開挖瞬態卸荷控制的施工期岩爆主動防治 305
8.4.1 基於應力解除的岩爆主動防治 305
8.4.2 基於爆破擾動控制的岩爆主動防治 309
8.5 小結 313
參考文獻 314
索引 317

本書主要介紹深埋洞室岩體開挖瞬態卸荷機制、效應和控制技術，包括深部岩體開挖瞬態卸荷力學過程和計算模型、鑽爆開挖過程圍岩應力和應變能的瞬態調整機制、深部岩體開挖瞬態卸荷激發的圍岩振動、深部岩體爆破開挖引起的圍岩開裂機制和岩爆效應、深部岩體爆破開挖過程中的圍岩損傷演化機制、開挖瞬態卸荷引起的圍岩松動與變形機制、深部岩體開挖瞬態卸荷動力效應控制技術等內容。