Fältobservationer har avslöjat att starkt belastade tunnlar i D-form utsätts för ett stenbrott i sidoväggen som utlöses av stötbelastningar som härrör från bergsprängningar eller andra gruvrelaterade dynamiska störningar.
Dessa fenomen kan leda till sidoväggsbrott och våldsamt utkast av sten. Den ihållande förekomsten av bergsprängningar utgör en utmaning för säkerhetskonstruktionen av djupbergstekniska projekt. Följaktligen finns det ett akut behov av att undersöka sidoväggens bergsprängning i en D-formad tunnel orsakad av stötbelastning.
I en studie som nyligen publicerades i tidskriften Rock Mechanics Bulletin , genomförde ett team av forskare från Southeast University i Kina och Uleåborgs universitet i Finland en systematisk studie på sidoväggsstensprängningar av en D-formad tunnel under stötbelastning. Deras syfte var att avslöja relevanta bergsprängningsprocesser, bergsprängningsegenskaper och deras utlösningsmekanismer.
"Vi utvecklade en experimentell förmåga att undersöka sidoväggens bergsprängning i den tvådimensionella, starkt belastade D-formade tunneln under stötbelastning med hjälp av det biaxiala Hopkinson-tryckstångssystemet", förklarar Wuxing Wu, huvudförfattare till studien.
"Särskilt fokuserade vi på sidoväggstenssprängningsprocessen för D-formade prover under stötbelastningsprocessen, och undersökte brottegenskaperna, töjningsfältet och förskjutningsdeformationsegenskaperna för det omgivande berget under olika horisontella förspänningar"
Teamet fann att sidoväggsbrottsprocessen för D-formade prover förblev densamma om än under olika tvådimensionella statiska spänningar, som involverade både drag- och drag-skjuvbrott.
Volymen av den V-formade brottzonen, påverkade intervallet för dragtöjningskoncentrationszonen, liksom svårighetsgraden av bergsprängningar minskade dock med ökande horisontell förspänning.
"Dessa fynd tyder på att sidoväggens bergsprängning av det starkt belastade D-formade hålexemplaret under stötbelastning härrörde från interaktionen mellan statisk spänning och stötbelastning", säger Fengqiang Gong, motsvarande författare till studien.
"Statiska förspänningar fastställde den initiala spänningen och töjningsfördelningen, medan horisontell förspänning påverkade det påverkade området och töjningsvärdena för töjningskoncentrationszonen."
Anmärkningsvärt är att stötbelastningen störde den ursprungliga spänningsjämvikten, vilket ledde till förändringar i spänningen och töjningen av det omgivande berget, vilket i slutändan utlöste bergsprängningar.
Teamet förväntar sig att deras senaste fynd kommer att få mer uppmärksamhet inom området för katastrofer med djupa tunnelstensprängningar. Framför allt hoppas de att deras resultat ger värdefulla insikter om förståelse och förebyggande av bergsprängningar.
Mer information: Wuxing Wu et al, Sidoväggsstensprängning av starkt belastad D-formad håltunnel utlöst av stötbelastning:En experimentell undersökning, Rock Mechanics Bulletin (2023). DOI:10.1016/j.rockmb.2023.100094
Tillhandahålls av KeAi Communications Co., Ltd.
