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岩体表层应力钻孔检测数值模拟
深地开采中,岩爆、塌方、大变形等地质灾害是影响安全高效开采的主要因素,是目前岩石力学及采矿界研究的热点问题之一。准确测量深部采矿区原岩应力及开采扰动后采场和巷道围岩的二次应力场,是确定岩体稳定性以及灾害预测预报与防治的重要手段。
本文通过数值方法模拟环孔钻孔应力释放过程,定义了围岩表层应力钻孔释放检测过程中各物理量,给出了相互关系的表达式。以花岗岩为例,探讨了不同主应力初值组合下的释放规律以及弹性模量和泊松比对应力、应变释放曲线的影响。
结果表明,当钻孔深度较小时,应力和应变释放均较快,随钻孔深度增加,释放速度逐渐下降,当钻孔深度达到1.6d时,应力基本释放完成。影响释放的主要因素包括钻孔深度、主应力初值以及主应力初值比等；用无量纲变量应力、应变释放率描述钻孔释放规律,不受应力初值和弹性模量的影响,但两个主方向具有不同的释放曲线,且均不同程度的受泊松比影响。
进一步研究了无量纲量主应变释放值比△nε与主应力初值比n0σ之间关系以及通过该量选择释放曲线的可行性,得到了不同钻孔深度对应的△nε-n0σ曲线,给出了钻孔非完全释放方法检测围岩表层应力的流程。
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