植物根劈作用对洞室围岩稳定性影响研究

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作   者：

高丙丽;  黄钟琼;  杨志法;  杨聪聪; 

作者机构：

中科建研(河北)科技有限公司;  中国科学院地质与地球物理研究所;  西安科技大学; 

关键词：

围岩稳定性;  断裂力学;  临界膨胀力;  根劈作用;  数值模拟;  应力强度因子; 

期刊名称：

工程地质学报

i s s n：

1004-9665

年卷期：

2024 年 32 卷 006 期

页   码：

2250-2263

摘   要：

岩体裂隙在植物根劈作用下会进一步扩展，裂隙扩展将导致岩体强度降低，进而影响洞室围岩稳定性。以浙江省三门县蛇蟠岛大型古地下洞室群为研究背景，开展植物根劈作用对洞室围岩稳定性影响研究。基于断裂力学理论，对主直根、散生根、水平根3种不同根系类型植物根劈作用机理进行分析；基于裂隙岩体内部裂纹尖端应力强度因子建立了植物根系临界膨胀力公式；基于数值分析方法，研究植物根系类型、裂隙岩体性质对洞室围岩根劈作用的影响规律。研究结果表明，主直根较散生根更容易使裂隙岩体产生破坏，而且破坏时变形值相对较大；砂岩较凝灰岩先破坏，并且砂岩破坏时变形值大于凝灰岩；应力强度因子数值模拟结果与理论计算结果较吻合，平均误差较小。研究成果为洞室围岩稳定性评估及防护提供理论依据，对地质灾害的防治具有重要的科学意义和应用价值。