深部岩石工程围岩分区破裂化效应

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随着经济建设与国防建设的不断发展，深部岩体工程越来越多，如逾千米乃至数千米的矿山（如金川镍矿和南非金矿等）、锦屏二级引水隧洞及辅助洞、核废料的深层地下存储、深部地下防护工程等。深部岩体工程在开挖洞室或巷道时，围岩变形和破坏等出现了一系列新的科学现象。除了岩爆和围岩挤压大变形以外，围岩的分区破裂化现象也吸引了很多岩石力学工作者的关注。在深部岩体工程开挖洞室或坑道时，在其洞室围岩中会产生交替的破裂区和非破裂区的现象，这种现象在相关文献中称之为分区破裂化现象（Zonal disintegration）。这种现象于20世纪70年代在南非2073米深的金矿中采用岩石潜望镜首次被观察到的，20世纪80年代开始，俄罗斯科学院西伯利亚分院对分区破裂化连续地进行了深部矿井现场观测和实验室模拟试验研究，并进行了理论分析的探索，多次指出：分区破裂化实质在于洞室围岩破裂区和非破裂区的交替，这与浅层的地下巷道围岩变形和破坏已知理论概念在原则上是不同的。国内在20世纪70年代末和80年代初，有部分学者曾在深部矿井现场实测中也测到了巷道围岩变形的力学形态——拉应变和压应变交替产生的现象。近几年来，中国学者开始关注并开展了分区破裂化现象系统研究：指出深部围岩分区破裂现象是一个与空间、时间效应密切相关的科学现象；并归纳出了分区破裂化现象主要特征参数；定性分析了分区破裂化现象产生的机理和产生的条件；提出了这一领域的研究方向。2006年以后，中国学者在一些学报上相继发表了这方面的研究成果。