Page 35 - 《爆炸与冲击》2025年第6期

第 45 卷 单仁亮，等： 深部岩体结构面动力特性与致灾效应研究进展 第 6 期

的过度扰动。特别是在隧道和矿井等深部开挖工程中，尽量避开不利结构面的主应力作用区，减小潜在
的滑移和破坏风险。
(2) 通过在结构面附近进行有控制的爆破操作，释放积累的应力，形成应力释放带，进而降低岩体内
部的整体应力水平。在进行预裂爆破时，应通过逐层爆破的方式，释放岩体内部的应力积累，并减小对
邻近岩体的扰动。同时通过精确控制爆破能量和时间，可以避免对结构面的过度破坏，同时释放局部应
力。也可以通过在巷道周边的高应力区布置深钻孔，逐步释放岩体中的应力。
(3) 通过喷锚网、拱架等多种支护方式协同应用，形成相互连接的整体防护体系，以应对岩爆。
同时，优化支护系统设计，以尽量吸收岩体破裂释放的能量，并减缓其释放速度，从而实现有效地防控。

2 6
c=0.8 MPa
5 θ=50°
1
Slip instability 4 ϕ=15° 3
ρ c =1 000 kg/m
Shear stress/MPa −1 0 c=0.8 MPa 3 Shear stress/MPa 3 2 Shearing force
r=35 m
Shearing resistance
ϕ=15°
ρ c =1 000 kg/m
−2 Shearing force 1
Shearing resistance 0 Slip instability No slip
−3 −1
30 40 50 60 70 80 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55
θ/(°) r/m
(a) Slip conditions of different incidence angles (b) Slip conditions at different distances from the hole
3 3
Shearing force Shearing force
Shearing resistance Shearing resistance
2 θ=50° 2 θ=50°
Shear stress/MPa 1 0 Slip r=35 m 3 Shear stress/MPa 1 0 r=35 m 3
ϕ=15°
c=0.8 MPa
ρ c =1 000 kg/m
ρ c =1 000 kg/m
−1 instability No slip −1 Slip instability No slip

−2 −2
0 10 20 30 40 50 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 2.2
ϕ/(°) c/MPa
(c) Slip conditions with different internal friction angles (d) Slip conditions with different cohesion forces
图 15 不同参数下结构面的滑移条件 [63]
Fig. 15 Slip conditions of structural plane under different parameters [63]

4.2 深部岩体大变形及防控技术
在深部高应力环境下，结构面可能成为应力集中区域，导致滑移、开裂等现象，从而引发围岩的大变
形。随着巷道开挖引发的应力重分布，结构面处的力学特性不可忽视，如剪切滑移、张开或闭合等，会进
一步削弱围岩的承载能力，导致整体稳定性下降。深部含结构面岩体的大变形主要受以下 4 个方面因
素的影响。
(1) 高地应力：在深部地下工程中，岩体处于高地应力环境。开挖过程中，原先的应力状态被扰动，
引发应力重新分布。在应力集中区，岩体容易出现显著变形，尤其是软岩或弱结构面发育的区域。
(2) 结构面特征：结构面是岩体中的弱面，如节理、断层、层理等。结构面破坏会显著改变岩体的力
学性质，使岩体表现出显著的各向异性。结构面之间的滑移、错动等变形行为会导致岩体整体出现大范
围的位移或失稳。

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