5. 地下岩体断裂机理研究

5.1地下岩体应力状态范围的确定方法

依据断裂力学理论和共线裂纹模型，给出了裂隙岩体的稳定条件，并以此建立了水平应力的范围即：

以此公式预测的地下水平应力与垂直应力之比的结果能很好地解释在地壳表面附近的值分布在一个较广范围内，但在深部区域，却分布在竖直线=1周围的一个狭小范围内这一现象,如图61所示。

图61 地下水平应力与垂直应力之比

5.2 分区破裂化机理数值模拟研究

用数值模拟方法探究了地震动载荷下分区破裂化发生的可能性。针对开挖区的围岩，建立了一个在地震波作用下含缺陷岩体的数值计算模型，其地震波由钢板撞击岩体来模拟产生。模拟结果如图62所示，结果表明：如果地震波强度及其波长都各自在某一定范围内，同时围岩是含有缺陷的岩体，那么分区破裂化现象就会发生。结果显示两相邻破裂区的间距大约为半个地震波长，且第一层破裂区出现在距开挖区自由面也是半个波长的地方，最后给出了分区破裂化现象发生的机理。本研究成功地发现了分区破裂化的机理及其内在因素，成功地解决了困扰岩石力学界多年的难题。

图62 在地震波作用下，采区围岩内随时间演化的分区破裂化过程

图63 不同方向主应力作用下隧道破坏模式