岩土力学 ›› 2019, Vol. 40 ›› Issue (2): 728-736.doi: 10.16285/j.rsm.2017.1616

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柱状节理岩体隧洞松弛深度的 变异特性与确定方法

孙钱程1, 2，郑民总1, 2，李邵军1，郭浩森3，程 远1, 2，裴书锋1, 2，江 权1   

  1. 1. 中国科学院武汉岩土力学研究所 岩土力学与工程国家重点实验室，湖北 武汉 430071；2. 中国科学院大学，北京 100049； 3. 东北大学 金属矿山安全开采教育部重点实验室，辽宁 沈阳 110819
  • 收稿日期:2017-12-15 出版日期:2019-02-11 发布日期:2019-02-14
  • 作者简介:孙钱程，女，1988年生，博士研究生，主要从事深部围岩稳定性及风险评估的研究工作。
  • 基金资助:
    国家自然科学基金（No. 41372315，No. U1765206）；国家重点基础研究发展计划项目（973计划）（No. 2016YFC0600702）

Variation characteristics and determination of tunnel relaxation depth of columnar jointed rock mass

SUN Qian-cheng1, 2, ZHENG Min-zong1, 2, LI Shao-jun1, GUO Hao-sen3, CHENG Yuan1, 2, PEI Shu-feng1, 2, JIANG Quan1   

  1. 1. State Key Laboratory of Geomechanics and Geotechinical Engineering, Institute of Rock and Soil Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Wuhan, Hubei 430071, China; 2. University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China; 3. Key Laboratory of Ministry of Education on Safe Mining of Deep Metal Mines, Northeastern University, Shenyang, Liaoning 110819, China
  • Received:2017-12-15 Online:2019-02-11 Published:2019-02-14
  • Supported by:
    This work was supported by the National Natural Science Foundation of China (41372315，U1765206) and the National Program on Key Basic Research Project of China (973 Program) (2016YFC0600702).

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摘要： 柱状节理玄武岩是火山岩区所特有的地质现象，其地质成因独特，工程特性、开挖响应特征明显不同于一般常见岩体。针对节理岩体中不同钻孔属性条件下松弛深度测试结果存在变异性的问题，提出单孔声波测试与数字钻孔摄像综合的原位测试手段和松弛深度评价方法，获得了柱状节理条件下不同角度及不同孔径的岩体卸荷松弛特性。研究结果表明，在节理岩体中进行围岩的松弛深度测试时，不同孔径钻孔测试的松弛深度未有显著影响，但在不同钻孔角度条件下测试时，钻孔偏差角度、钻孔轴线与节理方位的夹角均对测试结果有较大影响，围岩松弛深度随节理方位与测孔轴线角度增大而增大。基于现场测试的结果与柱状节理的各向异性特征，进一步探讨了不同钻孔条件下松弛深度变异的机制。该研究结果对柱状节理围岩松弛测试评价、稳定性分析以及支护方案优化有显著价值。

关键词: 柱状节理岩体, 松弛深度, 声波测试, 钻孔摄像, 不同钻孔直径和角度

Abstract: Columnar jointed basalts are a unique geological phenomenon in the volcanic region. Its engineering characteristics and excavation responding characteristics are very different from those of common rocks because of the unique geological origin. In order to evaluate the variation characteristics of relaxation depth of tunnel columnar jointed rock mass under different borehole properties, an in-situ test method, which combined digital borehole camera with acoustic velocity measurement, was proposed. The comprehensive evaluation method of relaxation depth was proposed as well. The unloading relaxation properties of columnar jointed basalts after excavation under different angles and diameters were obtained. Results showed that the diameter of borehole almost had no effect on the relaxation depth in the jointed rock mass, while the relaxation depths in borehole with different angles were significantly different. In addition, the borehole deviation angle, the angle between borehole axis and the jointed columnar axis had a substantial influence on the evaluation of relaxation test results of relaxation depth. Further discussion on the mechanism of relaxation depth variation under different borehole conditions was made. This study provides important references to the stability analysis of surrounding rock mass and support scheme optimization of tunnel project.

Key words: columnar jointed rock mass, relaxation depth, acoustic velocity, digital borehole camera, boreholes with different diameters and angles

中图分类号: 

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