Wetenschap
Onderzoek onthult rockburst-processen, kenmerken en triggermechanismen
Veldwaarnemingen hebben aangetoond dat sterk belaste D-vormige tunnels te maken krijgen met rotsbreuken in de zijwanden, veroorzaakt door schokbelastingen als gevolg van steenslag of andere mijnbouwgerelateerde dynamische verstoringen.
Deze verschijnselen kunnen leiden tot het bezwijken van de zijwand en het gewelddadig uitwerpen van gesteente. Het aanhoudende optreden van rotsuitbarstingen vormt een uitdaging voor de veiligheidsconstructie van diepe rotstechnische projecten. Daarom is er dringend behoefte aan onderzoek naar de rotsbreuk in de zijwand van een D-vormige tunnel, veroorzaakt door impactbelasting.
Dat blijkt uit een onderzoek dat onlangs is gepubliceerd in het tijdschrift Rock Mechanics Bulletin heeft een team van wetenschappers van de Southeast University in China en de Universiteit van Oulu in Finland een systematisch onderzoek uitgevoerd naar de rotsbreuk in de zijwand van een D-vormige tunnel onder impactbelasting. Hun doel was om de relevante rockburst-processen, rockburst-kenmerken en hun triggermechanismen te onthullen.
"We hebben een experimentele mogelijkheid ontwikkeld om de zijwandsteenbreuk van de tweedimensionale, zwaar belaste D-vormige tunnel onder impactbelasting te onderzoeken met behulp van het biaxiale Hopkinson-drukstaafsysteem", legt Wuxing Wu, hoofdauteur van het onderzoek, uit.
"Specifiek hebben we ons gericht op het proces van barsten in de zijwand van D-vormige monsters tijdens het belastingsproces, waarbij we de bezwijkkarakteristieken, het spanningsveld en de verplaatsingsvervormingskarakteristieken van het omringende gesteente onder verschillende horizontale voorspanningen onderzochten"
Het team ontdekte dat het bezwijkproces van de zijwand van D-vormige monsters hetzelfde bleef, zij het onder verschillende tweedimensionale statische spanningen, waarbij zowel bezwijken door trek als door afschuiving betrokken was.
Het volume van de V-vormige bezwijkzone, het beïnvloede bereik van de trekspanningsconcentratiezone en de ernst van de rotsbreuk namen echter af met toenemende horizontale voorspanning.
"Deze bevindingen suggereren dat de rotsbreuk in de zijwand van het zwaar belaste D-vormige gatmonster onder impactbelasting het gevolg was van de interactie tussen statische spanning en impactbelasting", zegt Fengqiang Gong, corresponderende auteur van het onderzoek.
"Statische voorspanningen bepaalden de initiële spannings- en rekverdeling, terwijl horizontale voorspanning het beïnvloede bereik en de rekwaarden van de rekconcentratiezone beïnvloedde."
Met name de impactbelasting verstoorde het oorspronkelijke spanningsevenwicht, wat leidde tot veranderingen in de spanning en spanning van het omringende gesteente, wat uiteindelijk leidde tot rotsbarsten.
Het team verwacht dat hun nieuwste ontdekking meer aandacht zal trekken op het gebied van rampen met rotsbreuken in diepe tunnels. Bovenal hopen ze dat hun bevindingen waardevolle inzichten bieden in het begrijpen en voorkomen van steenbreuken.