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申请/专利权人：福州大学

摘要：本发明提出一种切缝卸压防治洞室岩爆的方法，具体包括以下步骤：（1）确定地下洞室的切缝槽位置；（2）切缝槽方案的选择；（3）对切缝槽进行填充加固处理；（4）切缝槽修正处理；该切缝卸压防治洞室岩爆的方法有利于降低岩爆现象的灾害危险，并且能够避免洞壁直接遭受裂缝危害等。

主权项：1.一种切缝卸压防治洞室岩爆的方法，其特征在于，具体包括以下步骤：（1）确定地下洞室的切缝槽位置；（2）切缝槽方案的选择；（3）对切缝槽进行填充加固处理；（4）切缝槽修正处理；其中（1）确定地下洞室的切缝槽位置：利用测量孔压力法（MWD）来测量地下岩石应力状态，通过在洞室内按照一定距离于洞室内壁上、中、下三部分均匀安装传感器，通过分析传感器的测量情况，了解地应力的分布情况，包括地应力大小、方向以及分布范围，从而确定切分槽的切缝位置、方向、长度（a）、宽度（d）、深度（h）；在矩形或方形洞室中的角部，在圆形洞室的中端两侧以及如洞室交叉部位、洞室进口和出口、岩体裂隙区域都是容易形成高应力的集中区域，这些位置均能够作为地应力传感器的安装位置；切缝槽方案的选择：在确定需要切缝槽的位置后，切缝方案选择是该方法的关键部分，切缝槽的方向、长度（a）、宽度（d）、深度（h）的正确选用，能够充分使得应力在切缝槽上得到分散传递，从而降低岩爆发生可能性；切缝槽的方向通常根据岩体应力状态来确定，切缝槽的方向应与主应力方向垂直或接近垂直，以减轻应力集中；切缝槽的最小深度（h）必须大于圆形洞室的半径R（其它形状洞室为最宽处的一半）即h≥R；根据普氏指数（岩石坚固性系数）f的不同，对切缝槽的宽度（d）的需求也存在极大的区别，当f5时，洞室的围岩通常为坚硬程度不高的岩石如不坚硬的砂岩和石灰岩、致密的泥灰岩，此类岩石通常具有较高的抗压强度和较好的韧性，相对于脆性岩石来说，它们更能够承受外部应力的作用，不容易发生剧烈的破裂和岩爆，故对切缝槽宽度（d）的需要会稍低，当此类围岩岩石所产生的地应力小于50MPa时，通常需要的切缝槽宽度（d）为3~5cm，在此范围内的切缝宽度（d）对岩爆等灾害的防治都有极佳的效果，当地应力大于50MPa小于80MPa时对切缝的宽度（d）需求为5~8cm，当地应力大于80MPa小于120MPa时切缝槽的宽度（d）需求为8~15cm，当地应力大于120MPa时切缝槽的宽度（d）需求为15~20cm；当f5时，洞室的围岩为比较坚固的岩石如坚固致密的花岗岩、坚固的玄武岩、坚固、致密、有韧性的石英岩，此类岩石尽管通常具有相对较高的抗压强度，但可能表现出脆性或部分脆性特征，当受到外部应力作用时，容易发生剧烈的破裂和岩爆，故对切缝槽宽度（d）的需要会较高，当此类围岩岩石所产生的地应力小于50MPa时，通常需要的切缝槽宽度（d）为5~10cm，当地应力大于50MPa小于80MPa时对切缝的宽度（d）需求为10~15cm，当地应力大于80MPa小于120MPa时切缝槽的宽度（d）需求为15~20cm，当地应力大于120MPa时切缝槽的宽度（d）需求为20~30cm；为了使进行切缝处理后的切缝槽不会影响洞室的稳定性，故切缝的宽度（d）必须要远小于圆形洞室直径（D）（其它形状形状洞室为最宽处大小）即dD100，通常地下洞室的半径为数米至数十米不等，取洞室半径R=15m，D=30m为切缝槽宽度参照阈值，故切缝槽宽度不宜超过30cm；切缝槽深（h）的选择取决于洞室工程的开挖进度，若洞室工程已竣工，切缝槽长度（a）应该根据高应力分布范围相关联，若洞室工程已经完成，为了防止地应力由于转移影响切缝槽的防治效果，则切缝槽的长度（a）需要前后分别超过地应力集中区域5米的长度，若洞室工程还在进行，为了减少工程开挖对切缝防治的影响，减少工程扰动，则切缝槽的长度（a）需要前后分别超过地应力集中区域10米的长度，如果地应力集中区正好处于正在施工的掌子面附近，也可对施工区域的掌子面区也进行切缝槽处理，能够起到超前卸压的作用，减少了开挖工程出现岩爆等灾害的可能性；（3）对切缝槽进行填充加固处理：利用聚合物纳米复合材料对切缝槽进行填充，针对围岩的坚固程度的不同对聚合物纳米复合材料的选取也有所不同，当f5时，使用聚氨酯纳米复合材料作为充填加固的材料，聚氨酯纳米复合材料具有良好的弹性和韧性，能够形成柔韧的填充体，提高岩体的抗拉和抗裂性能，用于填充切缝槽中的裂缝和空隙，能够有效增加岩体的韧性和抗裂性，减缓裂缝扩展速度，提高岩体的稳定性和抗震性；当f5时，使用环氧树脂纳米复合材料或丙烯酸树脂纳米复合材料作为切缝槽充填加固的材料，环氧树脂纳米复合材料和丙烯酸树脂纳米复合材料具有良好的粘接性和耐磨性，能够形成紧密的填充体，提高岩体的整体强度和耐久性；用于填充切缝槽中的孔隙和裂缝，能够形成紧密的充填体，提高岩体的抗压和抗剪强度，同时具有防水、防腐蚀的作用，延长切缝工程的寿命；（4）切缝槽修正处理：上述工程施工完成后，必须对切缝槽对岩爆的防治效果进行评估，如果切缝槽防治岩爆的效果没有达到预期的效果需要对切缝槽进行修正，首先必须明确切缝槽施工是否完全符合方案，如果是切缝槽的质量和准确度有误差，需要重新按照方案对切缝槽进行修正，如果切缝槽的质量和准确度没有问题，但切缝槽防治岩爆的效果没有达到预期，需要根据地应力的不同进行修正，当地应力小于80MPa时，适当对切缝宽度进行拓宽1~2cm，当地应力大于80MPa时，则通过减小1~2cm切缝槽的宽度，如果是切缝槽经过一段时间后宽度发生变形也需要对切缝槽进行修正，当切缝槽宽度发生大变形时，需要对切缝槽重新切缝使其宽度变形小于50%，从而达到最佳防治效果。

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