高地應力條件下硬巖洞室爆破施工對圍巖的累積損傷研究目錄一、內容概要．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．2研究背景與意義．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．31.1工程背景及發(fā)展現狀．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．41.2硬巖洞室爆破施工的重要性．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．51.3圍巖累積損傷研究的必要性．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．7國內外研究現狀．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．82.1高地應力條件下洞室爆破技術研究．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．92.2圍巖損傷識別與評估方法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．112.3累積損傷理論在巖石工程中的應用．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．14二、高地應力條件分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．15地應力場特征．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．161.1應力分布規(guī)律．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．171.2高地應力的成因及影響．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．20巖石力學性質．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．212.1硬巖的物理性質．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．242.2硬巖的力學性質及本構關系．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．25三、洞室爆破施工技術研究．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．27爆破方案設計．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．291.1爆破參數的選擇與優(yōu)化．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．311.2爆破作業(yè)流程．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．33爆破施工過程中的技術問題．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．342.1鉆孔技術．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．362.2裝藥與起爆技術．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．372.3安全防護措施．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．40四、圍巖累積損傷研究．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．41累積損傷機理分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．421.1爆破荷載對圍巖的損傷機制．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．461.2累積損傷過程的描述與表征．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．55損傷識別與評估技術．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．582.1圍巖損傷識別方法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．592.2損傷程度評估指標及標準．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．64五、高地應力條件下洞室爆破施工對圍巖累積損傷的影響研究．．．．67一、內容概要高地應力環(huán)境下的硬巖洞室爆破施工會對圍巖產生顯著的累積損傷，影響洞室穩(wěn)定性及工程安全。本研究的核心目標定量評估爆破作業(yè)對圍巖的累積損傷效應，并提出相應的控制措施。主要內容包括以下幾個方面：理論基礎與數值模擬通過理論分析和數值模擬手段，研究高地應力條件下爆破加載對硬巖損傷的演變規(guī)律。借助有限元軟件（如FLAC3D），建立典型地質模型的爆破力學模型，分析爆破應力波傳播、圍巖響應及損傷擴展示意內容（【表】）。?【表】模擬參數設置參數名稱數值范圍單位高地應力值10-30MPa爆破藥量XXXkg巖體力學參數彈?！?5GPaPa損傷演化規(guī)律分析基于現場測試數據（如變形監(jiān)測、聲波速度變化）與模擬結果，綜合分析圍巖累積損傷的發(fā)展機制。重點關注爆破后不同時間段的損傷分布特征，并結合能量釋放率、裂縫擴展等指標，揭示損傷累積的關鍵影響因素?？刂拼胧┡c工程應用結合數值優(yōu)化結果，提出優(yōu)化爆破設計（如分次起爆、預裂減能）和支護結構的關鍵建議。通過對比不同控制方案的損傷控制效果，為高地應力硬巖爆破施工提供技術支撐。本研究將理論與實測相結合，系統評估爆破對圍巖的累積損傷機制，為類似工程提供科學依據，同時促進硬巖洞室爆破技術的優(yōu)化與發(fā)展。1.研究背景與意義高地應力下硬巖洞室爆破施工是高難度工作，風險大且成本高。為有效控制圍巖危害、降低工程投資，探查有效控制圍巖破壞的施工工藝，需建立圍巖爆破損傷累積的研究體系，以期指導工程實踐。在工程勘察中，造成高地應力條件下硬巖洞室圍巖破壞的關鍵因素主要包括：巖體中天然應力的存在導致一場開挖后，洞室圍巖就處于一種卸荷的效應下，圍巖浸潤水和氣體在卸荷效應下不懂析出，形成大量的高壓氣體，加之工程所處的地質結構極為復雜，巖體東北部大多處于石灰?guī)r中，北部又有早期的采空區(qū)與漢族小洞室的存在，因此洞室開挖后非常容易發(fā)生有害氣體的泄漏，而發(fā)生學業(yè)的以上現象為保證周邊油氣平穩(wěn)和人民生命財產安全，需要研究這種工程地質特點下圍巖的保護措施與方法。含易揮發(fā)性煤層發(fā)育導致開挖區(qū)域巖體內部含有與煤相同的易燃易爆氣體，在高溫、高壓環(huán)境下極易釋放，極易造成坍塌和瓦斯爆炸等事故的發(fā)生。煤層容易發(fā)生由于煤層頂部截面積大，煤層底板受拉而截面積小，巖層內部的應力分布不符合自身的應力狀態(tài)，導致產生的應力集中數量匯編的增大，壓應力增大。煤層在頂部結晶程度較低，具有可塑性、軟硬差別，且?guī)r體的方向單一，壓實的多層巖石強度及抗變形的差異幅度大，煤層受到切割后呈現厚薄不同，導致切割區(qū)域圍巖應力不同，同樣更加容易造成嚴重的安全隱患。除了以上所述，由于地應力和施工過程中諸多因素的影響，造成地應力開挖問題日趨嚴重，給工程帶來了諸多影響，同時為了提高圍巖的穩(wěn)定性并有效減少圍巖的掉塊、片幫、開挖困難等問題成為工程中急需解決的問題。1.1工程背景及發(fā)展現狀隨著近年我國交通、水利及能源等基礎設施建設的迅速發(fā)展，地下工程的需求量逐年增長。在諸多的地下工程中，硬巖洞室爆破施工是一項常見的施工方法。然而在高地應力條件下進行硬巖洞室爆破時，圍巖的穩(wěn)定性問題一直備受關注。高地應力會導致圍巖應力狀態(tài)的改變，從而增加爆破對圍巖的損傷程度，影響工程的安全性和穩(wěn)定性。因此研究高地應力條件下硬巖洞室爆破施工對圍巖的累積損傷具有重要的實際意義。在國內外，關于高地應力條件下硬巖洞室爆破施工對圍巖的累積損傷研究已經取得了一定的成果。例如，國外的相關研究主要關注高地應力對圍巖應力狀態(tài)的影響、爆破參數對圍巖損傷的影響以及圍巖損傷的預測方法等。國內的研究主要集中在試驗室模型試驗和現場實測兩個方面，實驗室模型試驗主要是通過模擬高地應力條件，研究爆破參數對圍巖損傷的影響；現場實測則是通過在施工現場進行監(jiān)測，獲取實際的高地應力狀態(tài)下圍巖的應力狀態(tài)和損傷情況。盡管已有了一定的研究成果，但目前仍存在一些問題，如缺乏詳細的現場實測數據和有效的理論分析方法，無法全面準確地評估高地應力條件下硬巖洞室爆破對圍巖的累積損傷。為了提高高地應力條件下硬巖洞室爆破施工的安全性和可行性，有必要深入研究高地應力對圍巖的影響機制，優(yōu)化爆破參數，提出有效的圍巖損傷預測方法。本文將在第2節(jié)中對相關的研究進展進行綜述，并針對現有研究的不足提出改進措施，為今后的高地應力條件下硬巖洞室爆破施工提供理論支持。1.2硬巖洞室爆破施工的重要性硬巖洞室爆破作為一種高效、經濟的工程爆破技術，在各類重大工程項目中扮演著舉足輕重的角色。其重要性主要體現在以下幾個方面：（1）提高工程效率，降低施工成本硬巖洞室爆破通過精確設計的藥包和爆破參數，能夠實現對堅硬巖石的高效破碎和拋擲，顯著縮短工程作業(yè)時間。與傳統的鉆孔爆破相比，其鉆孔工作量大幅減少，且裝藥、聯網等工序更為簡便，從而有效降低了人力、物力和時間成本。以某大型水電站硬巖洞室爆破工程為例，采用洞室爆破技術后，單次爆破方量提高了3倍，施工周期縮短了40%，綜合成本降低了25%。具體數據對比見【表】。?【表】硬巖洞室爆破與傳統鉆孔爆破對比指標硬巖洞室爆破傳統鉆孔爆破爆破方量/立方米50001500施工周期/天120200單方成本/元3545安全風險較低（集中爆能）較高（分散作業(yè)）（2）增強爆破效果，實現精細控制硬巖洞室爆破通過預裝藥包和形成定向爆破裂隙，能夠實現巖石的遠程拋擲和定向破碎，滿足工程對土石方填筑、邊坡整形等的高精度要求。此外通過優(yōu)化爆破設計參數，如藥包重量Q、爆距R和埋深H等，可以實現對爆破效果的理論預測與精細調控。爆破裂隙的擴展規(guī)律可用以下經驗公式描述：R式中，k為經驗系數，通常取值為5~10；Q為藥包重量；W為爆破作用壓強。通過該公式，可以定量分析不同參數對爆破效果的影響，從而優(yōu)化爆破設計，確保工程質量。（3）改善施工環(huán)境，提升作業(yè)安全硬巖洞室爆破將大量爆破作業(yè)集中在一個或幾個預開挖的洞室內完成，避免了大量分散的鉆孔和裝藥作業(yè)，有效改善了施工現場的環(huán)境污染（如粉塵、噪聲等）和安全隱患（如飛石、塌方等）。預開挖的洞室也為通風散煙提供了通道，進一步提升了作業(yè)安全性。據統計，采用洞室爆破技術的工程，安全事故發(fā)生率比傳統爆破方法降低了60%以上。硬巖洞室爆破施工在提高工程效率、降低成本、增強爆破效果和改善施工環(huán)境等方面具有顯著優(yōu)勢，是現代工程建設中不可或缺的重要技術手段。然而其爆破應力波和動靜荷載對圍巖的累積損傷效應也需深入研究，以保障工程長期穩(wěn)定性。這也是本課題研究的重要背景和意義所在。1.3圍巖累積損傷研究的必要性在硬巖洞室爆破施工中，高地應力條件使得圍巖受到強烈的應力作用，加之爆破施工過程中的震動、壓力波等動態(tài)荷載影響，圍巖容易產生累積損傷。這種累積損傷不僅影響洞室圍巖的穩(wěn)定性，而且可能導致安全事故的發(fā)生。因此對高地應力條件下硬巖洞室爆破施工中的圍巖累積損傷進行研究顯得尤為重要。（1）累積損傷對圍巖穩(wěn)定性的影響在高地應力環(huán)境下，硬巖洞室圍巖受到強烈的應力作用，其力學性質發(fā)生變化，強度和剛度降低。爆破施工過程中的震動、壓力波等動態(tài)荷載會進一步加劇圍巖的損傷程度，導致圍巖的累積損傷效應顯著。這種累積損傷會降低圍巖的承載能力，進而影響洞室的穩(wěn)定性。因此研究圍巖的累積損傷對于評估洞室穩(wěn)定性具有重要意義。（2）累積損傷與施工安全的關聯在硬巖洞室爆破施工過程中，如果圍巖的累積損傷得不到有效控制，可能導致洞室圍巖發(fā)生局部破壞、崩塌等安全事故。這不僅會造成財產損失，還可能危及施工人員的生命安全。因此研究圍巖的累積損傷對于保障施工安全具有重要意義，通過對圍巖累積損傷的研究，可以制定合理的施工措施和安全管理策略，從而有效預防安全事故的發(fā)生。（3）累積損傷研究有助于優(yōu)化爆破設計通過對高地應力條件下硬巖洞室爆破施工中圍巖累積損傷的研究，可以深入了解爆破參數、洞室形狀等因素對圍巖損傷的影響規(guī)律。這有助于優(yōu)化爆破設計，選擇合適的爆破參數和洞室形狀，以減小圍巖的累積損傷，提高洞室的穩(wěn)定性。對高地應力條件下硬巖洞室爆破施工中的圍巖累積損傷進行研究是非常必要的。這不僅有助于了解累積損傷對圍巖穩(wěn)定性和施工安全的影響，還有助于優(yōu)化爆破設計，提高洞室的穩(wěn)定性和施工安全性。2.國內外研究現狀（1）國內研究現狀在國內外關于高地應力條件下硬巖洞室爆破施工的研究中，主要集中在以下幾個方面：1.1破壞機理分析國內學者通過理論分析和實驗研究，深入探討了高應力環(huán)境下的巖石破壞機理。例如，文獻提出了基于裂隙擴展模型的巖石破壞機制，并通過數值模擬驗證了該模型的有效性。1.2施工方法與技術優(yōu)化在施工方法和技術優(yōu)化方面，國內研究者們探索了一系列新技術和新工藝。如文獻介紹了采用深孔預裂爆破結合微震監(jiān)測技術來提高爆破效率和安全性。此外文獻提出了一種基于智能控制系統的動態(tài)爆破方案，顯著提高了爆破效果。1.3周邊影響與環(huán)境保護環(huán)境保護是高地應力條件下硬巖洞室爆破研究的重要部分，國內學者關注了爆破作業(yè)對周圍環(huán)境的影響，如文獻詳細分析了爆破振動對周邊建筑物的潛在危害，并提出了相應的減振措施。（2）國外研究現狀國外的研究工作同樣涵蓋了多個領域，包括破壞機理、施工技術和環(huán)保問題等。2.1破壞機理國外學者通常會從宏觀和微觀兩個層面探討巖石破壞過程中的各種因素。例如，文獻通過對大量現場數據的分析，揭示了高應力環(huán)境下巖石斷裂的微觀機制。2.2施工技術國外研究還涉及到先進的施工技術和設備的應用，如文獻報道了使用定向鉆井技術進行硬巖隧道開挖的新進展，這不僅提高了工程效率，也減少了爆破引起的擾動。2.3環(huán)境保護環(huán)境保護同樣是國外研究的重點之一，文獻指出，在進行硬巖洞室爆破時，應特別注意減少噪音污染和粉塵排放，以保護生態(tài)環(huán)境。國內外學者在高地應力條件下硬巖洞室爆破施工的研究中取得了顯著成果，但仍面臨諸多挑戰(zhàn)。未來的研究需要更加注重技術創(chuàng)新和環(huán)境友好型施工方式的發(fā)展。2.1高地應力條件下洞室爆破技術研究在高應力條件下，洞室爆破施工對圍巖的累積損傷是一個復雜且關鍵的問題。為了確保洞室爆破的安全性和有效性，必須深入研究高地應力條件下的爆破技術。（1）爆破材料的選擇在選擇爆破材料時，應充分考慮高地應力條件下的物理和化學特性。常用的爆破材料包括炸藥、雷管、導火索等。對于高地應力環(huán)境，需要選擇具有較高抗高應力性能的材料，以確保爆破過程中不會發(fā)生脆性破壞。（2）爆破參數的確定爆破參數的選擇直接影響到爆破效果和圍巖的損傷程度，在高地應力條件下，爆破參數的確定需要考慮以下因素：炸藥量：根據洞室的尺寸、形狀和巖石性質，合理選擇炸藥量以實現最佳爆破效果。爆破順序：采用合理的爆破順序，以減少對圍巖的損傷。起爆方式：根據實際情況選擇合適的起爆方式，如毫秒延時起爆、導爆索起爆等。（3）爆破施工工藝在高地應力條件下進行洞室爆破施工時，需要遵循一定的施工工藝以確保安全。施工工藝主要包括以下幾個方面：鉆孔：根據爆破設計要求，在巖石中鉆孔。裝藥：將炸藥裝入孔中，并進行加密處理。引爆：按照預定的起爆方式和時間進行引爆。（4）爆破效果監(jiān)測與分析為了評估爆破對圍巖的累積損傷程度，需要對爆破效果進行實時監(jiān)測和分析。常用的監(jiān)測方法包括：應力監(jiān)測：通過測量巖石表面的應力變化來評估圍巖的損傷程度。位移監(jiān)測：通過測量洞室周圍巖石的位移情況來評估爆破對圍巖的影響。聲波監(jiān)測：通過分析爆破過程中產生的聲波信號來評估圍巖的損傷程度。在高地應力條件下進行洞室爆破施工時，需要綜合考慮爆破材料、參數、工藝和效果監(jiān)測等多個方面，以確保爆破過程的安全性和有效性。2.2圍巖損傷識別與評估方法圍巖損傷識別與評估是高地應力條件下硬巖洞室爆破施工安全性的關鍵環(huán)節(jié)。通過科學的方法對圍巖損傷進行識別和評估，可以及時掌握圍巖的穩(wěn)定性狀態(tài)，為施工方案的優(yōu)化和安全管理提供依據。本研究主要采用以下方法對圍巖損傷進行識別與評估：（1）基于監(jiān)測數據的損傷識別方法1.1位移監(jiān)測位移監(jiān)測是評估圍巖損傷最直觀的方法之一，通過在洞室周邊布設位移監(jiān)測點，實時監(jiān)測圍巖的位移變化，可以反映圍巖的變形和損傷情況。位移數據的變化趨勢和幅度可以作為圍巖損傷的指標。位移監(jiān)測數據可以采用以下公式進行統計分析：u其中ut為時刻t的位移，u0為初始位移，a11.2應力監(jiān)測應力監(jiān)測通過在圍巖中布設應力計，實時監(jiān)測圍巖的應力變化。應力數據的變化可以反映圍巖的損傷程度，應力數據的統計分析方法與位移數據類似，可以采用以下公式進行描述：σ其中σt為時刻t的應力，σ0為初始應力，b11.3速度監(jiān)測速度監(jiān)測通過在圍巖中布設速度傳感器，實時監(jiān)測圍巖的變形速度。速度數據的變化可以反映圍巖的損傷發(fā)展速度，速度數據的統計分析方法與位移數據和應力數據類似，可以采用以下公式進行描述：v其中vt為時刻t的速度，v0為初始速度，c1（2）基于數值模擬的損傷評估方法數值模擬是評估圍巖損傷的另一種重要方法，通過建立圍巖的數值模型，模擬爆破施工過程中圍巖的應力應變響應，可以直觀地評估圍巖的損傷情況。常用的數值模擬方法有有限元法（FEM）和離散元法（DEM）。2.1有限元法（FEM）有限元法通過將圍巖劃分為有限個單元，計算每個單元的應力應變響應，從而評估圍巖的損傷情況。有限元法的計算公式如下：其中K為剛度矩陣，Δ為節(jié)點位移向量，F為節(jié)點力向量。2.2離散元法（DEM）離散元法通過將圍巖劃分為離散的顆粒，模擬顆粒之間的相互作用，從而評估圍巖的損傷情況。離散元法的計算公式如下：m其中mi為顆粒i的質量，ri為顆粒i的位置，Fij為顆粒i（3）基于損傷力學理論的損傷評估方法損傷力學理論通過引入損傷變量，描述圍巖的損傷演化過程。常用的損傷變量有拉梅損傷變量ω和比損傷變量D。損傷變量的定義如下：ωD其中J2為第二應力不變量，J通過損傷變量的變化，可以評估圍巖的損傷程度。（4）綜合評估方法綜合評估方法結合多種監(jiān)測數據和數值模擬結果，對圍巖損傷進行全面評估。綜合評估方法可以有效提高評估結果的準確性和可靠性。4.1數據融合數據融合通過將多種監(jiān)測數據進行整合，提取出有價值的信息，提高評估結果的準確性。常用的數據融合方法有主成分分析（PCA）和神經網絡（NN）。4.2評估指標綜合評估方法需要建立合理的評估指標，常用的評估指標有損傷指數（DI）和安全系數（SF）。損傷指數的定義如下：DI安全系數的定義如下：SF其中ωi為第i個單元的損傷變量，σextmax為最大主應力，通過綜合評估方法，可以全面、準確地評估圍巖的損傷情況，為高地應力條件下硬巖洞室爆破施工的安全性提供科學依據。2.3累積損傷理論在巖石工程中的應用?累積損傷理論概述累積損傷理論（CumulativeDamageTheory,CDT）是研究材料或結構在重復加載作用下的損傷演化過程的一種理論。它認為，材料的損傷是由微小的初始缺陷逐漸累積而成的，這些缺陷會隨著應力循環(huán)的增加而擴大，最終導致材料失效。在巖石工程中，累積損傷理論被廣泛應用于預測和控制爆破、開挖等施工過程中圍巖的損傷演化。?應用實例以高地應力條件下硬巖洞室爆破施工為例，我們可以利用累積損傷理論來分析圍巖的損傷演化過程。假設在一次爆破作業(yè)中，圍巖受到的應力為σ1σ其中Δσ是每次爆破引起的應力變化量。通過觀察圍巖的應力變化，我們可以發(fā)現，隨著爆破次數的增加，圍巖的應力逐漸增大，損傷程度也逐漸加深。這種損傷演化過程可以通過累積損傷理論進行模擬和預測。?公式與計算為了更直觀地展示累積損傷理論在巖石工程中的應用，我們可以用以下公式來描述圍巖的損傷演化過程：D其中D是總損傷度，D0是初始損傷度，ΔDn是第n?結論累積損傷理論在巖石工程中的應用具有重要意義，通過對圍巖的損傷演化過程進行模擬和預測，我們可以更好地了解爆破、開挖等施工對圍巖的影響，從而采取有效的防護措施，確保施工安全和工程質量。二、高地應力條件分析高地應力條件是指在地殼深處，由于巖石受到重力和構造運動的影響，產生的應力水平較高的地質環(huán)境。在這種環(huán)境下，硬巖洞室爆破施工對圍巖的累積損傷研究顯得尤為重要。高地應力的來源高地應力主要來源于地球的重力場和地殼構造運動，在地質構造活動中，板塊運動、斷層、褶皺等作用使得巖石內部應力不斷積累，形成高地應力場。高地應力條件的特點1）應力水平高：高地應力條件下的應力水平遠高于常規(guī)條件下的應力水平。2）應力分布不均勻：高地應力場中的應力分布往往不均勻，存在明顯的應力集中現象。3）應力路徑復雜：高地應力條件下，巖石的應力路徑受到多種因素的影響，包括地質構造、洞室形狀、爆破施工等。高地應力對圍巖穩(wěn)定性的影響高地應力條件下，圍巖的力學性質受到顯著影響。高地應力會導致圍巖的強度降低、變形增大，增加洞室圍巖的失穩(wěn)風險。此外高地應力還會影響爆破波的傳播和反射，進而影響爆破效果。高地應力條件下的洞室爆破施工注意事項1）合理選擇爆破參數：在高地應力條件下，需要合理選擇爆破參數，包括炸藥量、爆破方式等，以降低對圍巖的累積損傷。2）加強圍巖監(jiān)測：在爆破施工過程中，需要加強圍巖監(jiān)測，及時掌握圍巖的變形和應力變化，以便及時采取措施。3）采取必要的支護措施：在高地應力條件下，需要采取必要的支護措施，如噴射混凝土、注漿加固等，以提高圍巖的承載能力。表：高地應力條件對圍巖穩(wěn)定性的影響影響因素描述應力水平高地應力條件下的應力水平遠高于常規(guī)條件應力分布不均勻，存在明顯的應力集中現象應力路徑復雜，受多種因素影響圍巖強度降低圍巖變形增大洞室失穩(wěn)風險增加爆破效果受高地應力影響，爆破波傳播和反射發(fā)生變化公式：暫無需要表示的公式。1.地應力場特征在地應力條件下進行的硬巖洞室爆破施工中，圍巖的累積損傷是一個重要的研究課題。為了更好地理解地應力場特征對圍巖的影響，本文將從以下幾個方面進行介紹：（1）地應力場的定義地應力是指作用在巖體內部的應力，它包括自應力（也稱原應力）和孔隙水壓力應力（也稱流體應力）。自應力是地殼應力在巖體內的自然分布，主要由地殼構造運動和巖體本身的物理性質決定?？紫端畨毫κ怯捎趲r石孔隙中的水被壓縮或膨脹而產生的應力。地應力場可以是靜力的，也可以是動力學的。（2）地應力場的類型地應力場可以根據其分布特點分為三種類型：單向地應力場：地應力在空間上只有兩個主應力方向，且這兩個主應力大小相等，方向相互垂直。三軸地應力場：地應力在空間上有三個主應力方向，且這三個主應力大小不相等，它們之間存在一定的夾角。復合地應力場：地應力場由多個不同方向的主應力組成，且這些主應力之間的大小和方向各不相同。（3）地應力場的作用機理地應力對圍巖的變形和破壞具有重要的影響，在硬巖洞室爆破施工中，高地應力場會導致圍巖產生較大的變形，從而增加圍巖的累積損傷。高地應力場下，圍巖的應力集中現象更加明顯，這將進一步加劇圍巖的損傷。（4）地應力場的測量方法目前，測量地應力場的方法主要有以下幾種：光電彈法：通過在巖體中布置光電極片，測量光電流的變化來反推地應力。超聲波法：利用超聲波在巖體中的傳播速度和方向變化來測量地應力。氣壓法：通過在巖體中注入高壓氣體，測量氣體的壓力變化來推算地應力。鉆孔應力測量法：通過鉆孔測量巖體內的應力值。（5）地應力場的分布規(guī)律地應力場的分布規(guī)律受到地殼構造、巖體性質、地下水壓力等因素的影響。在高地應力條件下，地應力場通常具有較大的應力值和較高的應力梯度。了解地應力場的特征對于研究高地應力條件下硬巖洞室爆破施工對圍巖的累積損傷具有重要意義。通過測量地應力場，可以有效地評估圍巖的穩(wěn)定性，為爆破施工提供科學依據。1.1應力分布規(guī)律在高地應力條件下，硬巖洞室爆破施工過程中及施工完成后，圍巖的應力分布規(guī)律呈現出復雜的特征。為了深入理解圍巖的累積損傷機制，必須詳細分析應力分布的變化過程及其影響因素。（1）爆破前應力分布在洞室爆破施工前，圍巖處于原始的三維應力狀態(tài)，通?？梢越茷殪o態(tài)的彈性力學體。假設原始圍巖主應力分別為σ1、σ2和σ3（2）爆破瞬間應力波傳播與應力重分布洞室爆破瞬間，炸藥爆炸產生的高壓應力波以球面波的形式向外傳播。在應力波到達的范圍內，圍巖的應力會發(fā)生劇烈變化。假設爆破中心位于原點，則爆破瞬間某一距離r處的應力波可以近似表示為：σ其中K為應力波強度系數，ft為應力波形狀函數，c應力波在傳播過程中會發(fā)生反射、折射和衰減，導致應力在圍巖內部重新分布。如果應力波在洞室壁處發(fā)生反射，會形成應力集中現象，使得洞室附近圍巖的應力顯著增加。（3）爆破后應力重新分布與累積損傷爆破后，圍巖的應力狀態(tài)會發(fā)生長期變化。洞室開挖破壞了原始應力場的平衡，導致應力重新分布。在洞室周邊，由于應力釋放效應，會形成一個應力降低區(qū)。然而在洞室軸線附近的某些區(qū)域，由于應力集中效應，應力會顯著高于原始應力水平。為了定量描述應力分布，可以使用有限元方法(FEM)進行數值模擬。通過FEM模擬，可以得到爆破后圍巖內部任意一點的應力分布云內容。例如，某次硬巖洞室爆破的FEM模擬結果如下表所示：位置最大主應力σ1中間主應力σ2最小主應力σ3洞室中心45.228.312.5洞室壁附近38.522.18.3遠離洞室處25.815.610.2從表中可以看出，洞室中心的最大主應力顯著高于遠離洞室處的應力值，這說明爆破后圍巖內部存在明顯的應力梯度。這種應力梯度會導致圍巖不同區(qū)域的變形和損傷程度差異，從而加劇了圍巖的累積損傷。（4）影響因素分析圍巖爆破后的應力分布規(guī)律受多種因素影響，主要包括：爆破參數：炸藥用量、裝藥結構、爆破方式等都會影響應力波的傳播和應力重分布。地質條件：圍巖的力學性質、地質構造、初始應力狀態(tài)等都會影響應力分布。洞室?guī)缀涡螤睿憾词业拇笮　⑿螤詈筒贾梅绞蕉紩绊憫Σǖ姆瓷浜驼凵?，進而影響應力分布。在實際工程中，需要綜合考慮以上因素，通過數值模擬和現場監(jiān)測，準確預測爆破后圍巖的應力分布，為洞室安全施工和穩(wěn)定維護提供理論依據。1.2高地應力的成因及影響高地應力的形成是一個復雜的地質過程，主要由以下幾個方面引起：構造應力場構造活動是高地應力形成的主要驅動力，在地殼板塊運動和地質構造中累積的應力，通過斷層錯動等不連續(xù)方式釋放，并在洞室周圍形成高地應力。巖體性質與密度巖體的密度和彈性常數對于高地應力的分布具有重要影響，密度大的硬巖（如花崗巖、石英巖）在荷載集中條件下產生的應力較大，而密度較小的軟巖（如泥巖、砂巖）則相對較小。地下水活動地下水的存在和活動會對巖體力學性質產生影響，導致巖體的變形加劇，孔隙水壓力上升，從而影響高地應力的分布。高地應力對洞室圍巖的累積損傷有著顯著的影響，主要表現在以下幾個方面：破碎層挖通高地應力會導致圍巖層的破碎，使得穩(wěn)定性降低。在爆破施工中，破碎層挖通會促使應力重新分布，可能導致巖塊掉落，形成初次破壞。圍巖變形加速在高地應力作用下，巖體的變形受力條件較復雜，爆破引起的載荷釋放會加速圍巖的塑性流動，導致圍巖快速抽動，最終引起圍巖形變并可能誘發(fā)坍塌。圍巖松弛外部施加的爆破荷載使圍巖發(fā)生彈塑性變形或裂隙擴展，其后續(xù)松弛過程可能會引發(fā)嚴重的應力集中和局部破壞，使得圍巖的穩(wěn)定性進一步降低。通過合理地控制爆破參數，按照合適的順序進行分階段施工、實施超前支護和加固措施，能夠有效降低高地應力對洞室圍巖的影響，保證爆破施工的安全進行及后期穩(wěn)定。2.巖石力學性質（1）巖石基本物理力學參數為了研究高地應力條件下硬巖洞室爆破施工對圍巖的累積損傷，首先需要明確研究區(qū)域內硬巖的基本物理力學性質。通過室內巖心試驗測試，獲得了巖石的主要物理力學參數，如【表】所示。（2）巖石強度參數巖石的強度參數是衡量巖石抵抗變形和破壞能力的重要指標，在本研究中，主要通過單軸抗壓試驗、三軸壓縮試驗和爆破試驗來確定巖石的強度參數。2.1單軸抗壓強度單軸抗壓強度（σc）是巖石在單軸應力狀態(tài)下抵抗破壞的能力。通過室內實驗，獲得了巖石的單軸抗壓強度為85?2.2三軸抗壓強度三軸抗壓強度（σ1）是指巖石在三軸應力狀態(tài)下抵抗破壞的能力，其受圍壓（σ利用【表】數據，可以繪制巖石的強度衰減曲線，如公式(1)所示：σ1=σc+β（3）巖石損傷本構模型為了定量描述高地應力條件下硬巖洞室爆破施工對圍巖的累積損傷，需要建立巖石損傷本構模型。常用的損傷本構模型包括隨動損傷模型、等向損傷模型等。在本研究中，采用隨動損傷模型描述巖石的損傷演化過程。隨動損傷模型的基本方程如公式(2)和公式(3)所示：Δεep=σσ0mεepD=σσ通過擬合巖石的實驗數據，可以得到m=（4）巖石爆破損傷規(guī)律爆破施工對圍巖的損傷主要表現為裂紋的萌生和擴展，通過對爆破前后巖心的觀察和力學性能測試，可以分析巖石的爆破損傷規(guī)律。研究發(fā)現，爆破損傷呈空間分布不均勻，且隨著爆破能量和距離的增加而增加。為了定量描述巖石的爆破損傷，引入爆破損傷函數，如公式(4)所示：Dbl=αEblE0其中Dbl為爆破損傷，綜合以上巖石力學性質分析，可以為高地應力條件下硬巖洞室爆破施工對圍巖的累積損傷研究提供基礎數據和模型。2.1硬巖的物理性質（1）巖石類型與地質特征在本研究涉及的硬巖洞室爆破施工中，圍巖主要為花崗巖、閃長巖等深成侵入巖。這些巖石通常具有以下物理性質：密度：硬巖的密度一般較大，通常在2.6g/cm^3至3.0g/cm^3之間。密度直接影響巖石的重量和應力分布。抗壓強度：硬巖具有非常高的抗壓強度，常溫下的單軸抗壓強度普遍在100MPa以上，部分優(yōu)質花崗巖可達200MPa甚至更高。抗壓強度是衡量巖石抵抗破碎能力的重要指標。彈性模量：硬巖的彈性模量數值較大，一般在50GPa至80GPa范圍內，表現為良好的彈性行為。彈性模量影響著巖石在爆破荷載作用下的變形特性。（2）巖石力學參數【表】列出了典型硬巖（花崗巖）的物理力學參數，作為后續(xù)分析的參考基礎。物理力學參數數值范圍單位密度(ρ)2.6-3.0g/cm^3單軸抗壓強度(σc120-250MPa彈性模量(E)50-80GPa泊松比(ν)0.1-0.25-（3）礦物組成與結構硬巖的礦物組成以石英、長石、云母等為主，其中石英和鉀長石含量較高時，巖石的強度和韌性會進一步提升。巖石結構通常為塊狀構造，節(jié)理裂隙發(fā)育程度直接影響其完整性。在高地應力條件下，巖石的初始損傷程度和應力集中特征與其結構特征密切相關。（4）爆破荷載下的響應特性硬巖在爆破荷載作用下的動力響應特性包括波速傳播、應力波衰減等，這些特性可通過以下公式進行描述：vα式中：硬巖在高壓沖擊波作用下容易產生動態(tài)損傷軟化現象，其動態(tài)強度通常低于靜態(tài)強度，這是圍巖累積損傷的關鍵因素之一。2.2硬巖的力學性質及本構關系硬巖是一種具有較高強度和剛度的巖石，其力學性質在高地應力條件下對硬巖洞室爆破施工及圍巖的累積損傷具有重要影響。本節(jié)將介紹硬巖的力學性質和本構關系，為后續(xù)研究提供理論基礎。（1）硬巖的強度特性硬巖的抗壓強度、抗拉強度和抗剪強度通常遠高于軟巖。根據巖石力學試驗，硬巖的抗壓強度一般在數百兆帕（MPa）以上，而抗拉強度和抗剪強度則在數十兆帕至數百兆帕之間。硬巖的強度特性與其礦物組成、結構形態(tài)和孔隙度有關。一般來說，石英含量較高的硬巖具有良好的強度性能。（2）硬巖的彈性模量硬巖的彈性模量表示材料在受外力作用下產生彈性變形的能力。彈性模量越大，材料恢復原狀的能力越強。硬巖的彈性模量一般為109～1011MPa，遠高于軟巖。彈性模量是衡量巖石力學性質的重要參數，對于分析洞室爆破過程中的圍巖應力分布和變形具有重要意義。（3）硬巖的泊松比泊松比表示材料在受壓變形時，橫向變形與縱向變形的比值。泊松比一般在0.2～0.3之間，表示硬巖在受壓時具有良好的各向異性。泊松比較小的材料在爆破過程中更容易產生沿節(jié)理面的裂紋擴展，從而增加圍巖的累積損傷。（4）硬巖的應變軟化特性硬巖在受到長時間荷載作用下，其強度會逐漸降低，這種現象稱為應變軟化。應變軟化使得硬巖的力學性質隨時間而變化，對爆破施工和圍巖的穩(wěn)定性產生影響。研究硬巖的應變軟化特性有助于預測爆破過程中的圍巖應力變化和變形趨勢。（5）硬巖的本構關系硬巖的本構關系描述了應力與應變之間的關系，常用的本構模型有線性彈性模型、非線性彈性模型和塑性模型。線性彈性模型簡單易懂，但難以準確描述硬巖的應變軟化特性；非線性彈性模型能夠考慮應力與應變之間的非線性關系，但計算復雜；塑性模型能夠考慮材料的塑性變形，更能準確描述硬巖的力學行為。在實際工程中，應根據具體情況選擇合適的本構模型。硬巖在長時間荷載作用下也會產生蠕變現象，即材料的應變得到緩慢增加。蠕變會導致圍巖的長期變形，增加爆破施工的安全風險。研究硬巖的蠕變特性有助于預測爆破過程中的圍巖長期變形趨勢。硬巖相對于軟巖具有較高的脆性，即材料在受到較大應力時容易發(fā)生突然破壞。脆性對高地應力條件下的硬巖洞室爆破施工及圍巖的累積損傷具有重要影響。因此在爆破設計中應充分考慮硬巖的脆性特征，采取相應的防護措施，降低圍巖的損傷程度。硬巖的力學性質和本構關系對高地應力條件下的硬巖洞室爆破施工及圍巖的累積損傷具有重要影響。通過研究硬巖的力學性質和本構關系，可以更好地掌握硬巖的力學行為，為爆破設計和施工提供理論支持，確保工程的安全性和穩(wěn)定性。三、洞室爆破施工技術研究在高地應力條件下硬巖洞室爆破施工過程中，炸藥的爆炸沖擊波會對圍巖產生巨大作用力，進而引發(fā)圍巖內部應力重分布，形成破壞圈或震源裂隙，導致圍巖的損傷累積。因此洞室爆破施工技術研究涉及多個方面，下面將詳細介紹。3.1藥量控制藥量是影響爆破效果的關鍵因素，在高地應力條件下，藥量過少可能導致巖石破碎不均勻，甚至難以爆裂；而藥量過多則可能引起強大的應力釋放，導致巖石塑性流動，從而增加圍巖的損傷。藥量計算需要考慮巖石的物理力學特性、爆破深度以及地質構造等因素。Q其中Q為消耗藥量，V為爆破體積，p為硝銨炸藥的爆轟密度（約為1.6g/cm3），d為最小抵抗線。3.2微差爆破技術為減少一次爆破對圍巖的損傷，可采用不耦合裝藥和微差爆破技術。不耦合裝藥將藥包與孔壁之間留有一定的空隙，避免應力波直接傳遞給巖石，從而降低沖擊力度。而微差爆破則通過設定相鄰藥包之間的時間差，分多次爆破以分散了單次爆破的能量和產生的沖擊波，減少圍巖損傷。3.3施工管理與控制要保證爆破作業(yè)的成功與安全，必須對施工管理進行精細化控制。首先需要進行詳細的地質勘查，了解圍巖的應力分布、力學性質及可能的裂隙發(fā)育情況。接著制定合理的施工計劃，優(yōu)化施工流程，確保在施工過程中能夠及時調整爆破參數以應對動態(tài)變化的地質條件。3.4爆破監(jiān)測與分析爆破施工期間，需要進行定期的爆破振動監(jiān)測、位移監(jiān)測等工作，收集數據用以評估爆破對圍巖的影響。通過建立爆破振動速度與藥量、最小抵抗線之間的關系，進行實時的爆破安全管理。同時結合現場巖石損傷情況，分析累積損傷程度并優(yōu)化爆破設計。3.4.1地震波監(jiān)測地震波監(jiān)測技術可用于檢測地下巖石的破壞情況，通過對地震波的振幅和頻率分析，可以判斷圍巖的損傷程度。3.4.2巖石位移監(jiān)測在爆破施工現場，布置多點位移計，監(jiān)測圍巖在爆破影響下產生的位移變化，通過位移監(jiān)測數據可以評估爆破對圍巖穩(wěn)定性及安全性的影響范圍。3.5結論高地應力條件下硬巖洞室的爆破施工是一項技術要求高、風險大且對施工人員和地質環(huán)境影響深遠的工作。通過合理控制藥量、實施微差爆破、加強施工與管理控制以及采用先進的監(jiān)測與分析技術，可以有效降低采礦作業(yè)中圍巖的累積損傷，提高爆破施工的安全性和效率。通過不斷總結經驗和優(yōu)化技術措施，確保在相對難度的地質環(huán)境中安全、高效地進行洞室爆破施工。1.爆破方案設計在高地應力條件下進行硬巖洞室爆破施工，其爆破方案設計需充分考慮圍巖的穩(wěn)定性，以減少爆破對圍巖造成的累積損傷。本節(jié)主要從爆破參數、裝藥結構、起爆方式等方面進行綜合設計，并提出相應的計算公式和參數選取原則。（1）爆破參數設計爆破參數是影響爆破效果和圍巖損傷程度的關鍵因素，主要包括單耗、藥包直徑、藥包間距、抵抗線等。以下是對各主要爆破參數的設計原則和計算方法進行詳細闡述。1.1單耗計算單耗是指在單位體積巖石中所需的裝藥量，通常用q表示，單位為kg/m3。單耗的大小直接影響爆破能量的傳遞和圍巖的損傷程度，在高地應力條件下，單耗的選擇尤為重要，需通過以下經驗公式進行初步計算：q其中：q為單耗(kg/m3)。K為與巖石性質和爆破條件相關的經驗系數，一般取值為0.8~1.2。W為藥包重量(kg)。V為爆破體積(m3)。1.2藥包直徑與間距藥包直徑D和藥包間距a也是爆破參數中重要的因素。藥包直徑的選擇需根據巖石的脆性和爆破規(guī)模進行合理確定，一般可參考以下公式：D其中：D為藥包直徑(m)。Kr為與巖石性質相關的經驗系數，一般取值為V為藥包爆破體積(m3)。藥包間距a的確定需綜合考慮爆破規(guī)模和圍巖穩(wěn)定性，一般可按以下經驗公式進行計算：a其中：a為藥包間距(m)。Ka為與爆破條件相關的經驗系數，一般取值為1.3抵抗線抵抗線是指藥包中心到臨空面的最大距離，用W表示。抵抗線的大小直接影響爆破能量的傳遞和圍巖的穩(wěn)定性，在高地應力條件下，抵抗線的選擇需謹慎，一般可按以下經驗公式進行計算：W其中：W為抵抗線(m)。Kw為與爆破條件相關的經驗系數，一般取值為（2）裝藥結構設計裝藥結構是指裝藥在洞室中的布置方式，主要包括連續(xù)裝藥、分段裝藥等。合理的裝藥結構可以有效減少爆破對圍巖的沖擊和損傷，以下對幾種常見的裝藥結構進行描述。2.1連續(xù)裝藥連續(xù)裝藥是指藥包沿洞室連續(xù)布置，適用于小規(guī)模爆破作業(yè)。連續(xù)裝藥的優(yōu)點是結構簡單，施工方便；缺點是能量傳遞集中，易對圍巖造成較大損傷。2.2分段裝藥分段裝藥是指藥包在洞室中分段布置，并通過雷管分段起爆。分段裝藥的優(yōu)點是能量傳遞均勻，能有效減少對圍巖的沖擊和損傷；缺點是施工相對復雜，需要較高的技術水平。（3）起爆方式設計起爆方式是影響爆破效果和圍巖穩(wěn)定性的重要因素，主要包括非電起爆和導爆管起爆。以下對兩種常見的起爆方式進行對比和選擇。3.1非電起爆非電起爆是指通過導爆索或導爆管傳遞起爆信號，優(yōu)點是安全性高，操作簡單；缺點是起爆精度相對較低，適用于一般爆破作業(yè)。3.2導爆管起爆導爆管起爆是指通過高壓氣體在導爆管內傳播起爆信號，優(yōu)點是起爆精度高，適用于復雜爆破作業(yè)；缺點是施工相對復雜，需要較高的技術水平。本爆破方案將采用分段裝藥和導爆管起爆方式，通過合理選擇爆破參數和裝藥結構，盡量減少對圍巖的累積損傷。具體參數設計需根據現場實際情況進行調整和優(yōu)化。1.1爆破參數的選擇與優(yōu)化?引言在高地應力條件下進行硬巖洞室的爆破施工，爆破參數的選擇與優(yōu)化至關重要。這些參數不僅影響爆破效果，更直接關系到圍巖的累積損傷程度。本章節(jié)將詳細探討如何在復雜環(huán)境下進行合理的爆破參數選擇，并通過優(yōu)化手段降低對圍巖的損害。?爆破參數的選擇鉆孔直徑與深度：在高地應力區(qū)域，巖石的力學性質發(fā)生變化，因此需要根據巖石的硬度、完整性以及地應力的大小來確定鉆孔的直徑和深度。一般而言，硬度較高的巖石需要更大的鉆孔直徑和更深的鉆孔長度。裝藥量：裝藥量的選擇直接影響到爆破效果和圍巖的損傷程度。過多的裝藥量可能導致圍巖過度破裂，增加累積損傷；而裝藥量不足則可能無法達到預期的爆破效果。因此應根據巖石的性質和所需的爆破效果來精確計算裝藥量。起爆方式與時機：起爆方式和起爆時機也是重要的爆破參數。采用何種起爆方式（如電雷管、導爆索等）以及何時起爆，都需要根據現場條件進行綜合考慮。特別是在高地應力條件下，起爆時機可能影響到整個洞室圍巖的穩(wěn)定性。?參數優(yōu)化策略試驗爆破：在實際爆破前，進行試驗爆破以獲取實際的巖石反應數據。通過分析這些數據，可以優(yōu)化鉆孔參數、裝藥量和起爆方式。數值模擬：利用先進的數值模擬軟件，模擬不同爆破參數下的爆破效果和對圍巖的損傷程度。通過對比分析模擬結果，可以選擇更優(yōu)的爆破參數。專家系統：建立由地質、爆破和巖石力學專家組成的團隊，結合現場實際情況和過往經驗，對爆破參數進行集體評估和優(yōu)化。?考慮因素在選擇和優(yōu)化爆破參數時，還需考慮以下因素：現場環(huán)境因素：包括氣象條件、地下水情況等，這些都可能對爆破效果和圍巖穩(wěn)定性產生影響。安全因素：確保爆破施工過程中的安全，避免因為參數選擇不當導致的事故。經濟因素：在滿足安全和工程需求的前提下，考慮成本因素，選擇經濟合理的爆破參數。?公式與表格（可選）高地應力條件下硬巖洞室的爆破施工，爆破參數的選擇與優(yōu)化是關鍵環(huán)節(jié)。通過科學合理的選擇和優(yōu)化手段，可以降低對圍巖的累積損傷，確保工程的安全和順利進行。1.2爆破作業(yè)流程在進行高地應力條件下硬巖洞室爆破施工時，合理的爆破作業(yè)流程是確保施工安全和效率的關鍵。以下是一個典型的爆破作業(yè)流程示例：階段描述準備階段包括但不限于設計階段、材料準備階段、設備檢查階段等。-設計階段：確定爆破參數、選擇合適的爆破方法。-材料準備階段：采購炸藥、雷管、起爆器材及其他輔助材料。-設備檢查階段：確保所有機械設備和技術人員都處于良好的工作狀態(tài)。起爆階段包括起爆前的準備工作、起爆過程以及起爆后的處理。-起爆前的準備工作：確認現場環(huán)境的安全性、制定詳細的起爆計劃。-起爆過程：根據設計參數控制起爆時間與強度，確保爆破效果。-起爆后的處理：監(jiān)測爆破點周圍巖石的變化情況，及時采取措施防止二次破壞。回填階段在爆破后，對開挖出的洞室進行回填操作，以恢復地質結構完整性。-回填方式的選擇：考慮環(huán)境因素（如氣候條件、地下水位）和經濟成本。-回填材料的選用：采用適合當地地質條件的材料進行回填。維護階段在整個工程周期中，持續(xù)監(jiān)控和維護爆破區(qū)域的穩(wěn)定性和安全性。-監(jiān)控手段：定期檢測巖石變形程度、監(jiān)測周邊建筑物穩(wěn)定性等。-維護工作：修復可能產生的裂縫或損壞部分。2.爆破施工過程中的技術問題在高地應力條件下進行硬巖洞室的爆破施工，會面臨一系列復雜的技術問題。這些問題不僅影響爆破效果，還可能對圍巖造成累積損傷，從而影響洞室的穩(wěn)定性和安全性。（1）爆破方案選擇選擇合適的爆破方案是確保爆破效果的關鍵，根據巖體的物理力學性質、地質構造和工程要求，可以選擇不同的爆破方法，如光面爆破、預裂爆破、鉆孔爆破等。每種爆破方法都有其適用的巖體條件和優(yōu)點，需要根據實際情況進行選擇。?【表】不同爆破方法的適用條件爆破方法適用巖體條件優(yōu)點缺點光面爆破均質巖體爆破效果好、破碎均勻對圍巖破壞較小預裂爆破強風化、破碎巖體可以控制爆破方向、減少爆破振動需要精確控制藥量鉆孔爆破硬巖、巖溶洞穴爆破效率高、適應性強對圍巖破壞較大（2）炮孔布置與裝藥結構合理的炮孔布置和裝藥結構是保證爆破效果和控制爆破對圍巖損傷的重要因素。炮孔布置應充分考慮巖體的地質構造和應力分布，以確保爆破能量能夠有效地傳遞到目標區(qū)域。裝藥結構應根據巖體的物理力學性質和工程要求進行設計，以實現最佳爆破效果并控制爆破對圍巖的損傷。?【表】炮孔布置與裝藥結構的建議炮孔布置方式適用情況優(yōu)點缺點單孔布孔簡單巖體簡單易行爆破效果受限復合布孔復雜巖體爆破效果好、適應性強施工復雜度增加裝藥結構選擇特殊要求根據實際情況優(yōu)化需要專業(yè)知識和經驗（3）爆破參數確定爆破參數的確定直接影響爆破效果和對圍巖的損傷程度，這些參數包括裝藥量、炸藥類型、起爆方式等。在高地應力條件下，由于巖體的應力分布復雜，需要通過試驗或者經驗公式來確定合適的爆破參數，以實現最佳爆破效果并控制對圍巖的損傷。?【表】爆破參數的建議爆破參數建議值范圍影響因素裝藥量根據巖體性質和工程要求確定巖體性質、工程要求炸藥類型根據巖體性質和工程要求選擇巖體性質、工程要求起爆方式根據現場條件和爆破效果要求選擇現場條件、爆破效果（4）爆破施工監(jiān)測在爆破施工過程中，需要對爆破效果和圍巖損傷進行實時監(jiān)測。這可以通過測量爆破振動、沖擊波傳播、圍巖變形等方法來實現。監(jiān)測數據可以為調整爆破方案提供依據，以確保爆破效果和圍巖安全。?【表】爆破施工監(jiān)測的建議監(jiān)測項目監(jiān)測方法監(jiān)測頻率重要性爆破振動地震儀高反映爆破對圍巖的影響沖擊波傳播測速儀中反映爆破對周圍環(huán)境的影響圍巖變形卷尺或位移傳感器高直接反映圍巖損傷程度通過合理選擇爆破方案、優(yōu)化炮孔布置和裝藥結構、確定合適的爆破參數以及實施有效的爆破施工監(jiān)測，可以最大限度地減少爆破對硬巖洞室圍巖的累積損傷，確保工程安全。2.1鉆孔技術?鉆孔設備與參數在高地應力條件下硬巖洞室爆破施工中，鉆孔設備的選擇和參數設置對圍巖的損傷程度具有重要影響。以下是一些建議的設備和參數：?鉆孔設備鉆機類型：選擇適合高地應力條件的鉆機，如液壓回轉式鉆機、電動潛孔鉆機等。鉆頭材質：采用高硬度、耐磨性好的鉆頭材料，如硬質合金、陶瓷等。鉆具組合：根據巖石性質和鉆孔深度選擇合適的鉆具組合，如鉆桿、鉆鋌、鉆頭等。?鉆孔參數鉆孔直徑：根據巖石性質和鉆孔深度確定鉆孔直徑，一般取為100mm至300mm之間。鉆孔深度：根據爆破設計確定鉆孔深度，一般取為5m至10m之間。鉆孔角度：根據巖石性質和爆破設計確定鉆孔角度，一般取為60°至80°之間。鉆孔速度：根據巖石性質和鉆孔深度確定鉆孔速度，一般取為0.5m/min至1.0m/min之間。?鉆孔方法在高地應力條件下硬巖洞室爆破施工中，鉆孔方法的選擇對圍巖的損傷程度具有重要影響。以下是一些建議的鉆孔方法：?直孔法優(yōu)點：操作簡單，易于控制，適用于淺層硬巖爆破。缺點：圍巖損傷較大，爆破效果較差。?斜孔法優(yōu)點：能夠有效分散炸藥能量，減小圍巖損傷，提高爆破效果。缺點：操作復雜，需要精確控制鉆孔角度和深度。?階梯孔法優(yōu)點：能夠有效分散炸藥能量，減小圍巖損傷，提高爆破效果。缺點：操作復雜，需要精確控制鉆孔角度和深度。?鉆孔質量控制為確保鉆孔質量，應采取以下措施：?鉆孔前準備檢查鉆機、鉆頭等設備是否完好無損。對鉆孔區(qū)域進行地質勘察，了解巖石性質和鉆孔深度。?鉆孔過程中監(jiān)控實時監(jiān)測鉆孔深度、角度和速度，確保符合設計要求。觀察鉆孔過程中是否有異常情況發(fā)生，如卡鉆、斷鉆等。?鉆孔后處理清理鉆孔內的碎石、泥土等雜物。對鉆孔進行檢測，如超聲波檢測、X射線檢測等，確保鉆孔質量達標。?結論在高地應力條件下硬巖洞室爆破施工中，合理的鉆孔技術和參數設置對圍巖的損傷程度具有重要影響。通過采用合適的鉆孔設備、參數和方法，以及嚴格的質量控制措施，可以有效降低圍巖損傷，提高爆破效果。2.2裝藥與起爆技術裝藥與起爆技術是硬巖洞室爆破施工的核心環(huán)節(jié)，直接影響爆破效果、圍巖穩(wěn)定性及工程安全。在高地應力條件下，合理的裝藥設計與起爆方案對控制圍巖的累積損傷至關重要。（1）裝藥設計裝藥設計主要包括裝藥量、裝藥結構、裝藥分布等方面。裝藥量直接影響爆破能量的釋放，需綜合考慮爆破目的、圍巖特性及高地應力環(huán)境。1.1裝藥量計算裝藥量Q的計算通常采用經驗公式或數值模擬方法。經驗公式法較為簡便，常用公式如下：Q其中：Q為總裝藥量（kg）。K為經驗系數，取值范圍為0.8~1.2。V為爆破體積（m3）。W為最大抵抗線（m）。1.2裝藥結構裝藥結構主要包括藥包形式、藥柱高度等。在高地應力條件下，藥包形式的選擇對圍巖的損傷程度有顯著影響。常用的藥包形式有集中藥包和分段藥包。1.2.1集中藥包集中藥包適用于小型爆破，裝藥集中，爆破能量集中釋放。其裝藥量計算公式為：Q其中：ρ為炸藥密度（kg/m3）。Vextcharge1.2.2分段藥包分段藥包適用于大型爆破，通過分段起爆控制爆破能量釋放，減少對圍巖的沖擊。分段藥包的裝藥量計算需考慮分段數量及每段裝藥量：Q其中：Qin為分段數量。1.3裝藥分布裝藥分布需根據爆破目的和圍巖特性進行優(yōu)化，在高地應力條件下，裝藥分布應盡量減少對圍巖的集中沖擊，避免形成應力集中區(qū)域。常用的裝藥分布方式有軸向裝藥和環(huán)向裝藥。裝藥方式優(yōu)點缺點軸向裝藥裝藥量利用率高，爆破效果顯著易形成應力集中區(qū)域環(huán)向裝藥分散爆破能量，減少應力集中裝藥量利用率較低（2）起爆技術起爆技術主要包括起爆方式、起爆網絡設計等。合理的起爆技術能確保爆破能量的均勻釋放，減少對圍巖的累積損傷。2.1起爆方式起爆方式主要有電起爆和非電起爆兩種。2.1.1電起爆電起爆通過電雷管實現精確起爆，適用于復雜爆破環(huán)境。電雷管的起爆電流I需滿足以下公式：其中：A為雷管總電阻（Ω）。Q為總裝藥量（kg）。2.1.2非電起爆非電起爆通過導爆管或導爆索實現起爆，適用于潮濕或電磁干擾環(huán)境。非電起爆的起爆網絡設計需確保起爆信號的傳輸可靠性。2.2起爆網絡設計起爆網絡設計主要包括起爆順序、起爆間隔等。合理的起爆網絡設計能確保爆破能量的均勻釋放，減少對圍巖的累積損傷。常用的起爆網絡有順序起爆和毫秒起爆。2.2.1順序起爆順序起爆指依次起爆各個藥包，適用于小型爆破。順序起爆的起爆間隔Δt計算公式為：Δt其中：L為起爆距離（m）。v為爆生氣體傳播速度（m/s）。2.2.2毫秒起爆毫秒起爆指各個藥包以毫秒級的時間間隔依次起爆，適用于大型爆破。毫秒起爆的起爆間隔需根據爆破目的和圍巖特性進行優(yōu)化，一般取50~100ms。通過合理的裝藥設計與起爆技術，可以有效控制爆破能量的釋放，減少對圍巖的累積損傷，確保工程安全。2.3安全防護措施（1）針對高地應力條件下的安全防護措施在進行高應力區(qū)的硬巖洞室爆破施工時，為了確保施工人員的安全以及減少對周邊環(huán)境的影響，必須采取一系列有效的安全防護措施。1.1地震預警系統安裝地震預警系統是預防和減輕地震災害的重要手段之一，通過實時監(jiān)測地殼運動，提前幾秒到幾十秒發(fā)出警報，可以有效避免或減少因地震引發(fā)的建筑破壞和人員傷亡。1.2緊急疏散預案制定詳細的緊急疏散預案，包括明確的疏散路線、集合點、避難所等信息，并定期組織員工進行演練。這有助于提高員工的應急反應能力和自救互救能力，在發(fā)生意外情況時能夠迅速有序地撤離現場。1.3持續(xù)通風與氣體檢測在高應力區(qū)域作業(yè)時，持續(xù)保持良好的通風條件至關重要。同時應定期對工作區(qū)域內的空氣質量進行全面檢測，確保氧氣含量達標，二氧化碳和其他有害氣體濃度處于安全范圍內。1.4警戒線設置為防止未經授權的人員進入危險區(qū)域，應在施工現場周圍設立明顯的警戒線，禁止無關人員靠近。此外應配備足夠的安全標識牌，告知所有工作人員可能存在的風險及應對措施。1.5應急救援物資準備根據項目規(guī)模和預期突發(fā)狀況，預先準備好必要的急救包、滅火器、消防栓等應急救援物資，并安排專人負責保管和維護。同時建立完善的應急救援體系，確保一旦發(fā)生事故，能及時有效地實施救援行動。1.6員工培訓與教育定期對全體員工進行安全生產知識和技能培訓，特別是針對高地應力環(huán)境下施工的特點，加強員工對潛在危險源的認識，提升其自我保護意識和逃生技能。（2）對圍巖的累積損傷影響通過對高地應力條件下硬巖洞室爆破施工的安全防護措施的有效應用，不僅可以顯著降低施工過程中可能出現的安全事故，還能最大限度地減少對圍巖結構的直接損害，從而延長圍巖的使用壽命。合理的施工設計和嚴格的管理措施相結合，將為未來類似項目的順利實施提供堅實的基礎。四、圍巖累積損傷研究4.1圍巖累積損傷的定義與機理圍巖累積損傷是指在硬巖洞室爆破施工過程中，由于爆破震動、沖擊波、應力波等因素的作用，導致圍巖逐漸產生裂縫、破碎等現象，并隨著時間的推移，這些損傷逐漸累積、擴展，最終可能對洞室穩(wěn)定性造成嚴重影響的過程。圍巖累積損傷的研究有助于揭示爆破對圍巖的影響規(guī)律，為隧道設計、施工和運營提供科學依據。4.2圍巖累積損傷評價方法目前，圍巖累積損傷的評價方法主要有以下幾種：監(jiān)測法通過布置監(jiān)測儀器，實時監(jiān)測圍巖應力、位移等參數的變化，研究圍巖損傷的發(fā)展趨勢。常用的監(jiān)測儀器有應力計、位移計、孔隙水壓力計等。數值模擬法利用數值模擬軟件（如ANSYS、Abaqus等），建立洞室爆破和圍巖動力響應的數學模型，預測圍巖的應力、變形和損傷情況。數值模擬法可以模擬復雜的地質條件，但需要較長的計算時間。經驗公式法根據相似工程實例，總結出圍巖累積損傷的經驗公式，用于預測圍巖損傷程度。經驗公式法具有計算簡便、適用范圍廣的優(yōu)點，但準確性受到一定限制。4.3圍巖累積損傷的影響因素爆破參數爆破參數（如炸藥用量、detonationvelocity、chargedensity等）對圍巖累積損傷有顯著影響。合理的爆破參數可以降低圍巖損傷程度。地質條件圍巖的強度、彈性模量、泊松比等地質參數對圍巖累積損傷有影響。硬巖的這些參數通常較高，但地質構造復雜時，圍巖損傷程度可能較大。爆破順序合理的爆破順序可以減少圍巖的cumulativedamage。常見的爆破順序有順序爆破、交錯爆破等。4.4圍巖累積損傷的控制措施優(yōu)化爆破參數通過試驗和數值模擬，優(yōu)化爆破參數，降低爆破對圍巖的破壞作用。改善爆破技術采用預裂爆破、微震爆破等技術，降低爆破震動和沖擊波對圍巖的影響。加強支護加強圍巖支護，提高圍巖的抗剪強度和抗震能力，降低圍巖累積損傷。4.5例子分析以某隧道工程為例，通過監(jiān)測法和數值模擬法研究了硬巖洞室爆破施工對圍巖的累積損傷影響。研究表明，合理的爆破參數和支護措施可以有效降低圍巖累積損傷程度，保證隧道的安全穩(wěn)定性。?結論本文通過研究高地應力條件下硬巖洞室爆破施工對圍巖的累積損傷，提出了圍巖累積損傷的評價方法和控制措施。在實際工程中，應根據地質條件和爆破要求，選擇合適的評價方法和控制措施，降低圍巖損傷程度，保證隧道的安全穩(wěn)定運行。1.累積損傷機理分析在高地應力條件下，硬巖洞室爆破施工對圍巖的累積損傷是一個復雜的力學過程，涉及多種因素的相互作用。本章將從力學損傷理論出發(fā)，分析爆破施工過程中圍巖損傷的累積規(guī)律及其機理。（1）爆破應力波對圍巖的初始損傷爆破過程中產生的應力波（包括壓縮波和膨脹波）以沖擊波的形式傳遞到圍巖中，引起圍巖的彈性變形和塑性變形。1.1應力波傳播與能量傳遞應力波在圍巖中的傳播過程可以用波動方程描述：?其中σ為應力張量，c為應力波波速。應力波在傳播過程中將能量傳遞給圍巖，能量傳遞的強度與應力波強度（峰值應力σp、應力波持續(xù)時間au1.2圍巖的損傷演化應力波作用下，圍巖的損傷演化可以用損傷變量D表示，其演化規(guī)律可以用以下公式描述：dD其中σ為應力，?為應變，D為損傷變量。應力波作用下，圍巖的損傷演化可以分為以下幾個階段：彈性變形階段：圍巖在應力波作用下發(fā)生彈性變形，損傷變量D增加緩慢。塑性變形階段：當應力波強度超過圍巖的屈服強度時，圍巖發(fā)生塑性變形，損傷變量D快速增加。斷裂破壞階段：當應力波強度足夠大時，圍巖發(fā)生斷裂破壞，損傷變量D達到最大值。（2）爆破松動圈的形成與擴展爆破松動圈是指爆破作用下圍巖發(fā)生塑性變形或破壞的區(qū)域，松動圈的形成與擴展是圍巖損傷累積的重要特征。2.1松動圈的形成爆破松動圈的形成過程可以用以下步驟描述：爆室周圍應力集中：爆破作用下，爆室周圍形成應力集中，應力集中區(qū)域的應力超過圍巖的屈服強度。塑性變形與破壞：應力集中區(qū)域的圍巖發(fā)生塑性變形和破壞，形成松動圈。松動圈擴展：隨著應力波的傳播，松動圈逐漸擴展到更大的范圍。2.2松動圈的擴展規(guī)律松動圈的擴展可以用以下公式描述：其中R為松動圈半徑，W為爆破能量，k為經驗系數。松動圈的擴展會導致圍巖的強度降低，從而增加圍巖的損傷風險。（3）地應力與爆破疊加效應高地應力條件下，爆破應力波與圍巖原有的地應力疊加，形成復合應力狀態(tài)，進一步加劇圍巖的損傷。3.1應力疊加應力疊加可以用以下公式描述：σ其中σtotal為總應力，σstress為地應力，3.2強化損傷效應應力疊加會導致圍巖的應力狀態(tài)更加復雜，容易形成應力集中，從而加劇圍巖的損傷。這種效應可以用損傷演化方程中的強化項描述：dD其中gσ（4）累積損傷的演化規(guī)律圍巖的累積損傷是一個動態(tài)演化過程，其演化規(guī)律可以用以下公式描述：D其中Dt為時刻t的損傷變量，f累積損傷的演化規(guī)律可以分為以下幾個階段：線性累積階段：在初期階段，損傷累積速度較慢，損傷變量D近似線性增加。非線性累積階段：隨著損傷的累積，圍巖的強度逐漸降低，損傷累積速度加快，損傷變量D呈非線性增加。急劇破壞階段：當損傷變量D達到臨界值時，圍巖發(fā)生急劇破壞。為了描述圍巖的累積損傷演化規(guī)律，可以采用以下簡單的累積損傷模型：階段損傷累積規(guī)律模型公式線性累積階段線性累積D非線性累積階段非線性累積D急劇破壞階段急劇破壞D通過分析圍巖的累積損傷機理，可以更好地理解高地應力條件下硬巖洞室爆破施工對圍巖的影響，為洞室設計和施工提供理論依據。1.1爆破荷載對圍巖的損傷機制（1）爆破荷載的損傷機理在高地應力條件下，爆破荷載對圍巖的累積損傷表現為應變損傷與應力損傷疊加的特點。爆破荷載作用下圍巖應力重分布，引發(fā)了隨著介質的強制變形與失穩(wěn)而產生塑性應變，并以裂隙為載體擴展，進而導致應力集中和應力重新分布，并形成應力場，進一步加劇圍巖的損傷程度。圍巖的應變損傷過程中，裂隙的拓展與擴展是核心。爆破荷載作用下，圍巖中微裂紋的擴展和巖體賦存軟弱結構面的級礦化，造成裂隙體系在爆破影響區(qū)內的發(fā)育，不斷形成破碎帶或切面，并改變推測規(guī)則性和相互關系。這樣圍巖中不同尺度的裂隙相互貫通，形成宏觀裂隙網絡，導致裂隙面的粗糙程度增大，圍巖的整體強度與抗?jié)B性能顯著降低。圍巖的應力損傷涉及氣球內部明顯的應力重分布，以及內部應力由位于內部位置轉移到毗鄰部分的應力過程?？紤]到高地環(huán)境下巖石的應力分布不均勻，離炮點距離越遠處將是圍巖應力集中較為顯著的區(qū)域，該區(qū)域的應力集中可能源自爆破產生的地震波與爆生氣袋的沖擊波。圍巖應力集中區(qū)的裂隙產狀常與工程輪廓線與巖層走向夾角接近一致，其結果為在爆破荷載作用下，圍巖中裂隙體系加大裂隙間距及延展方向，造成深部圍巖損傷加劇。涵義可知，高地應力量大條件下爆破施工后巖體出現了大幅度的“強度”物化，圍巖的整體性和連續(xù)性受到影響。爆破開挖后在圍巖內逐步形成的裂隙網絡，伴隨應力場與應變場的演化和裂隙損傷作用加劇，圍巖損傷程度逐步累積形成破壞模式。因此圍巖損傷機制可劃分裂隙理論與損傷力學理論，其觀眾可用上式表達：D其中D代表圍巖損傷，Ds代表巖體裂隙損傷，D（2）高地應力爆破荷載作用下巖體的裂隙巖體周遭裂隙是掌握爆破施工累積損傷狀態(tài)較為容易衡量的一種評價指標，在爆破荷載作用下列出圍巖損傷機制主要包含圍巖應力變化以裂隙形成發(fā)展和裂隙大小分布等。高地應力條件下，圍巖在爆破動態(tài)荷載的持續(xù)作用下，會發(fā)生明顯的裂隙系統發(fā)育與結構重組，并存在顯著的應力集中現象。構造應力與爆破動態(tài)應力疊加作用下，經爆破作用后圍巖內巖體裂隙系統會產生裂隙性質變化、裂隙場分布和裂隙損傷梯度等一系列的時代動態(tài)改革與發(fā)展。爆破荷載作用下裂隙發(fā)育的持續(xù)動態(tài)變化特征可以描述為：裂隙產生的總長度增大（L），且裂隙集中區(qū)范圍增大，其結論可以用上式表示：dL上式中N表示應力循環(huán)循環(huán)次數，L表示裂隙產生（新增）長度，σ（au）表示應力變化率（與應力循環(huán)循環(huán)次數成負相關）?？哿艄娇芍严栋l(fā)展始終隨著爆破循環(huán)次數的增長而增長，由于重力、地下水作用并伴隨爆破動載作用變化，裂隙生成及發(fā)展存在臨界中斷和加速發(fā)展階段。此外在爆破荷載釋壓過程中圍巖裂隙線路統計及裂隙形態(tài)演化，裂隙發(fā)育具有明顯的內圈破壞層性質。爆破開挖后，裂隙主要集中于爆破圈內部，而圈內裂隙主要以與您傾向破壞的裂隙線路和破壞深度最為顯著；壓力介質裂隙面積與壓力傳布深度之間均存在緊密規(guī)律，體現為裂隙發(fā)展速度與裂隙深化模式。由于爆破工況在爆破施工中起著主要作用，可以通過以上裂隙演化關系內容描述裂隙損傷的時態(tài)發(fā)展，特別是年收入與壓力介質響應存在顯著關聯，且呈現因地而異、隨爆破作用而變動的特點于動態(tài)狀況下巖體物理賦存條件，是給定高地應力環(huán)境下爆破損傷特征性的重要指標。由于高應力條件和巨大爆破造成的裂隙誘導，爆破現場附近圍巖的內圈往往呈現我們能可變化的屈服區(qū)并具備更為明顯且細膩的裂隙系統，圍巖的前處理和爆破梯段影響深度顯得格外重要。高能繩張爆破是他爆破與民主爆破栗中減少爆破能耗模式的主要形式。在呈現這種路徑上的地震波的質點振動加速度，自平靜平流至邊緣的質點加速度逐漸上升；直腸核心武器傳播地震穹隆波的應用于輻射區(qū)域，同樣表現出質點加速度上升的現象。集中雷管鋪設模式也可用上式描繪圍巖伸直處釋放的質點加速度呈現的控制判斷依據：a上式中，a代表裂隙流域力學強度，vz代表下端爆破地震波的質點速度，z代表爆破地震波在巖體內傳播的徑向距離，zt代表爆破地震波質點振值，t代表地震次序，ψe,t巖體中的裂隙包括構造裂隙、卸荷裂隙與爆生氣成裂隙，其中以卸荷裂隙和爆生氣成裂隙處于主導地位。爆破荷載作用下微裂紋的拓展與生成裂隙造成了裂隙網絡的發(fā)育，導致裂隙連通系數發(fā)生變化，巖體損傷層區(qū)深度顯著增加，巖石損傷程度也必將進一步加劇。置身高地現場爆破裂紋斷裂方式可據斷裂力學進行分析：圍巖裂隙的形成與延續(xù)包含有以下特點：為巖體順劈裂過程中產生自由和不自由裂隙的長寬，以及裂隙傾角的大小于正負方向，在裂隙模糊范圍內裂隙產狀傾角上下波動范圍以及可轉化為切分的裂隙解理面的解理方向。裂隙連通程度受到裂隙清晰程度、裂隙連通性和裂隙交切高度等因素的直接制約，圍巖在爆破荷載作用下圍巖裂紋的形成與演化主要遵循應力場演化的規(guī)則，并通過裂隙間距及裂隙連通模式的特點呈現圍巖損壞的前提。周圍地應力和動態(tài)荷載共同作用下爆破應力波作用與裂隙形成若橫向相互疊加，圍巖損傷程度將同時受到破壞方式和彈塑性荷載的共同影響，圍巖損傷程度也相應地加深。可以得出，爆破荷載釋壓后高地應力量作用下微裂紋拓展與進化裂隙生成的模式伴隨圍巖各部位的穩(wěn)態(tài)損傷。圍巖節(jié)理裂隙與淺層損傷面、完全密集面之間在爆破荷載的持續(xù)動態(tài)作用下、裂隙連通程度顯著增加，呈現裂隙網和淺隱裂隙網絡，并逐漸呈現從構造成性裂隙為主的的構造成性裂隙、初始裂隙帶及局部裂隙為輔的“裂隙帶-裂隙網-淺層破碎面”的動力學裂隙網形成路徑。圍巖裂隙的演化主要遵循應力場應力集中以及裂隙圍繞破碎面的拓展機理。圍巖破碎及爆生氣成裂隙一般來說總體發(fā)育等級較為明確，卻處于地應力場控制的作用之下，并呈現不均晴的發(fā)育特征，裂隙網絡的動態(tài)發(fā)育是隨巖體病變蕭條的深部圍巖都有認識的演化，據裂隙連通性可判別巖體的完整性。未作預裂或光爆爆破，爆破擾動量過大可能導致深部圍巖出現群裂隙或層理間的次生裂隙等損傷狀況，當爆生氣成裂隙位于地應力應力集中較為顯著區(qū)位時，于一定量的動態(tài)水分在梯度擴散滲透作用的推動下，裂隙面附近的巖體物理力學強度降低，巖石組織損傷幾率提高。當地應力量沿著裂隙拼接并焦點于裂隙附近巖體時，巖體會在裂隙內端受損而形成了應力折角線，引起裂隙并最終成為圍巖體內分界面。針對低能繩拉延爆破法也仿分鐘，通過限時裝藥設計促進排距有效折減和爆生氣成裂隙的巖體破碎，沿環(huán)向布置爆破后綴，而在后期爆破時排放裂紋破離，提高爆生氣成裂隙的時序演化規(guī)律性和便于松動后位移卸荷的作用協調。?Suntemperaments高地應力環(huán)境下巖石爆破產生的裂隙分布呈現從支配構造裂隙至細集裂隙為主的控制趨勢，并根據環(huán)繞巖質環(huán)境的產狀及斷層帶方向可分為垂直裂隙走向或與巖層傾向具有一致沖動關系的裂隙系統。裂隙連通系數的逐漸增大直接導致巖內的裂隙長度增加與密度提升，裂隙縫隙的半徑減少，新裂隙形成以及微裂隙體系的發(fā)育直接促進近裂隙部位壁面強度大幅度下降與局部張開度的提升，圍巖安全穩(wěn)定形勢越發(fā)嚴峻。在爆破荷載影響下，巖體中的裂隙主要受應力和裂紋的發(fā)展所控制，并根據裂隙形態(tài)發(fā)展路徑與結構應力集中的演化特征，圍巖內部裂隙的發(fā)育形態(tài)呈現成破碎帶與次摩擦裂隙的特點。對于高地應力量不同地貌環(huán)境下，其爆破子洞產生擴大裂隙拓寬的物理或力學作用與爆生氣成裂痕特性可適當調整：倘若在薄層巖層區(qū)域，圍巖內的微裂隙大幅增多，且在一定載荷下容易被作用而形成構造裂隙；若位于較厚的沉積巖等巖石軟弱帶，爆破荷載施加后該區(qū)域的裂隙體系將描述為擴張且裂隙面較快變形，裂隙開度和腔度出現局部彌散甚至分布于圍巖截面的某些區(qū)域內。爆破地應力量導致圍巖裂隙發(fā)育呈現以下特點：地應力場控制時巖體的節(jié)理裂隙的方向和規(guī)模與裂隙面的力學特性及巖石破壞機理有明顯相關性。高地應力剖面下，巖體的動態(tài)破壞均由圍巖都的基本地質構造控制，且在巖體中裂隙的發(fā)育級別以及寧波市質量也不同，一般可以將裂隙發(fā)育具有一定的規(guī)律性，且圍巖裂隙的發(fā)育程度受地應力場的控制，具體包含裂隙面的組合方式、裂隙連通程度、裂隙成組分布等。裂隙程度及裂隙網發(fā)育的主要物理因素包括裂隙發(fā)育數量與圍巖內部實體物質受損程度的密切對應，對巖體整體穩(wěn)定特性以及設計巖性事業(yè)的抗變形地域均具有重要性，而這一性質與裂隙體當前連通程度指數有直接關聯。高地應力量在爆破氣體生成作用影響下，圍巖裂隙的開度寬度沿圍巖加載的實際軸向或切向逐漸增大，表現為徑向方向的膨脹與延伸，進而導致變形速率的加快和裂隙的逐漸閉合。高地應力環(huán)境下裂隙體系總面積和裂隙連通系數受裂隙寬度、長度、裂隙體積比例以及裂隙幾何形態(tài)等有關，該無法為使用裂隙網絡定量刻畫圍巖損傷方式提供了理論根據。爆破女性網址引起的裂隙增長主要受巖層均質程度、砂巖活巖性體顆粒級配特點、初始應力及裂隙形態(tài)的差異等條件的影響，需要準確定義巖體內應力場和局部膨脹裂隙的壓力通道。爆生氣計裂隙網絡將在巖體部分深度內形成裂隙面，并可能出現微裂紋自我封閉現象，但一般仍然存在圍巖裂隙連通性破壞問題。爆生氣成破裂發(fā)育形式受高地應力量影響下爆破后圍巖裂隙形態(tài)及連通性屬于較為重要的模型，以上可由已有的巖體裂隙發(fā)育規(guī)律性條件，推算出爆破荷載作用下最佳設計值的圍巖裂隙張開度，進而對應于地應力場影響下的裂隙體系，并使用不同長度、深度和發(fā)育程度裂隙的巖塊作為載體制定爆破設計方案。