Vol.24 来兴平：暴雨入渗对复合岩体塌陷区结构失稳的影响 587 其中，T为沿分界层的剪应力；g为流体单位体 体荷载对水体下部，即巷道顶部围岩产生附加 积的重量；R:为水力半径；p为流水槽斜面倾角. 力，引起岩体垂直变形及扰曲变形.与此同时， 式(1)适用于稳定、均匀流体及速度大致均 岩体的静弹性形变及岩体的扩容效应可引起岩 匀但有涡流的流体.沿界面产生涡流时，层面也 体重力破坏加剧，多种效应叠加可导致巷道顶 有剪应力，然而沿分界层，层流和涡流均产生剪 部围岩一定程度内的潜在断裂错动和诱发破坏 应力，从而提供了声发射源.地下水流的声发 如图6所示，这样就产生声发射等动力破坏现 射，就是产生于流水与岩层界面的一种由流水 象和其他的物理作用（图5所示） 引起的应力或岩石颗粒对探头的冲击，其特征 参数（频率与幅度）与塌陷区围岩破裂有明显区 别.而且从图5中可以发现，声发射大事件（幅 度)与总事件（频率）在增大，而反映其破裂能量 的参数（能率）却呈下降趋势.这就说明该位置 已经有渗流了，并对围岩产生软化作用，这样会 使围岩剪切强度降低，造成围岩结构动力失稳 4800r 总事件 -大事件 4000 一能率 獭3200 2400 瓶1600 800上 匹自一甲4年众原 0 2 46 810 时间序列模式 图5岩体软化（渗流）时声发射特征参数变化曲线 Fig.5 Acoustic emission characteristic curves in the pro 图6暴雨入渗引起場陷区巷道失稳.(a)巷道顶部围岩 cess of rock softening 断裂错动，()巷道顶部围岩爆裂诱发破坏 Fig.6 Subsiding area damaging conditions due to heavy 3监测结果分析与讨论 rain 通过以上多种监测技术的耦合分析，图4 (3)渗流在花岗岩这种脆性岩石裂隙中有很 所示的耦合作用曲线表明该塌陷区没有在渗流 大物理过程作用.增加水分会显著地缩短达到 作用下，巷道在缓漫下沉，说明巷道本身不稳 破坏所需的时间，或在固定压力下加速其裂隙 定；在渗流的作用下，加速了下沉速度，不稳定 增长速度.岩体蓄水后水压增大，驱使水进入干 程度加刷.通过声发射监测，进一步证实渗流确 燥的微裂隙中，从而产生了应力腐蚀效应.当裂 实对围岩的稳定性有很大影响，并且根据其特 隙岩体处于封闭渗流水环境中时，由于高压水 征参数可以初步判定其影响位置与影响剧烈程 体局部集中于有限的裂隙带而产生“楔人推移 度 力”，造成裂缝尖端的破坏和裂隙扩大发展.裂 (1)主运巷旧巷采用“拱桥法”锚注加固技术 隙的发展和串通，引起岩体应变能的局部调整 对塌陷段加固治理，由于塌陷区变形的规模大， 和小规模释放，形成诱发破坏，积聚能量若很 且上部是松动区，松散体，下部是采空区，形成 大，会造成岩石爆裂 的围岩体系都是多孔介质体系，渗流的这种效 (4)孔隙渗流产生压力效应.巷道顶部围岩 应使岩体断裂面及其充填物软化和泥化，从而 蓄水后，在水头差作用下沿裂隙向深部渗透，岩 降低它的抗剪强度，诱发围岩的不稳定与破坏 体裂隙或裂隙的充水达到饱和，导致与巷道顶 (2)主运输巷道顶部围岩蓄水后，巨大的水 部围岩积水有连通关系的深部断裂带中孔隙水匕 来兴平 暴雨 入渗对 复合岩体塌 陷区 结构失稳 的影响 其 中 ， 为沿分界层 的剪应 力 为流体单位体 积的重量 为水力半径 梦为流水槽斜面倾角 式 适用 于稳定 、 均匀流体及速度大致均 匀但有涡 流 的流体 沿界面产生涡流时 ， 层 面也 有剪应力 然而沿分界层 ， 层流和涡流均产生剪 应 力 ， 从而提供 了声发射源 地下水流 的声发 射 ， 就是 产生 于 流水与岩层界面 的一种 由流水 引起 的应力或岩石颗粒对探头 的冲击 ， 其特征 参数 频率与幅度 与塌 陷区 围岩破裂有 明显 区 别 而且从 图 中可 以发现 ， 声发射大事件 幅 度 与总事件 频率 在增大 ， 而反 映其破裂能量 的参数 能率 却呈下 降趋势 这就说 明该位置 已 经有渗流 了 ， 并对 围岩产生软化作用 ， 这样会 使围岩剪切强度降低 ， 造成 围岩结构动力失稳 体荷载对水体下部 ， 即巷道 顶部 围岩产生 附加 力 ， 引起岩体垂直变形及扰 曲变形 与此 同时 ， 岩体的静弹性形变及岩体的扩容效应可 引起岩 体重力破坏加剧 ， 多种效应叠加可 导致巷道顶 部 围岩一定程度 内的潜在断裂错动和诱发破坏 如 图 所示 ， 这样就产生 声发射等动力破坏现 象和其他 的物理作用 图 所示 人 总事件 卜 大事件 ‘ 尸 能率 卜 一， 卜一一刁 伞一一 一一，‘ 一 ‘ 一钾卜， 」 时间序列模式 图 岩体软化 渗流 时声发 射特征参数 变化 曲线 行 伍 氮撅肖公州极 监测结果分析与讨论 通过 以 上 多种监测技术 的祸合分析 ， 图 所示 的藕合作用 曲线表明该塌 陷区没有 在渗流 作用下 ， 巷道 在缓漫下沉 ， 说 明巷道本身不稳 定 在渗流 的作用 下 ， 加速 了下 沉速度 ， 不 稳定 程度加剧 通过声发射监测 ， 进一 步证实渗流确 实对 围岩 的稳定性 有很大影 响 ， 并且 根据其特 征参数可 以初步判定其影 响位置与影 响剧烈程 度 主运巷 旧巷采用 “ 拱桥法 ” 锚注加 固技术 对塌 陷段加 固治理 ， 由于塌 陷区变形 的规模大 ， 且上 部是松动 区 ， 松散体 ， 下 部是采空 区 ， 形 成 的 围岩体系都是 多孔介质体系 ， 渗流 的这种效 应使岩体断裂面及其充填物软化和 泥化 ， 从而 降低它 的抗剪强度 ， 诱发 围岩 的不稳定与破坏 主运 输巷道顶 部 围岩蓄水后 ， 巨大 的水 图 暴雨 入 渗引起塌 陷 区 巷道 失稳 巷道顶部围岩 断裂错动 ， 巷道顶部 围岩爆裂诱发破坏 · 渗流在花 岗岩这种脆性岩石裂隙中有很 大物理过程作用 增加水分会显著地缩短达到 破坏所需 的 时 间 ， 或在 固定压力 下加速其裂 隙 增长速度 岩体蓄水后水压增大 ， 驱使水进人干 燥 的微裂 隙中 ， 从而产生 了应力腐蚀效应 当裂 隙岩体处于 封 闭渗流水环境 中时 ， 由于 高压水 体局 部集 中于 有 限 的裂 隙带而产生 “ 楔 入推移 力 ” ， 造成裂缝尖 端 的破坏 和 裂 隙扩大发展 裂 隙的发展 和 串通 ， 引起岩体应 变能 的局 部调整 和小规模释放 ， 形 成诱发破坏 ， 积聚能量 若很 大 ， 会造成岩石 爆裂 孔 隙渗流产生 压力效应 巷道 顶部 围岩 蓄水后 ， 在水头差作用 下 沿裂 隙向深部渗透 ， 岩 体裂 隙或 裂 隙的充水达 到饱和 ， 导致与巷道顶 部 围岩积水有连通关系 的深部断裂带中孔 隙水