在隧道等地下工程爆破施工中，超欠挖现象严重影响隧道施工期安全。通过对大量隧道超欠挖现象的现场调研发现，当周边孔附近出现倾斜节理时，隧道超欠挖现象尤为明显。如何获得爆生气体作用下岩石裂纹的扩展方向和长度，及其与既有裂隙的贯通形式与交互作用，是提高隧道光面爆破技术水平的核心问题。为解决这一问题，本项目采取试验研究、理论分析与现场验证相结合的手段，重点研究爆生气体作用下岩石裂纹的力学行为及其扩展模型。首先，基于爆炸力学理论，揭示了爆生气体的流动特性，并获得了作用于岩石裂纹上的爆生气体爆轰压力及膨胀压力随时间的变化规律；在此基础上，基于线弹性断裂力学理论，推导了爆生气体作用下岩石裂纹尖端应力场、位移场及应力强度因子的演化规律；同时基于格里菲斯破坏判据，建立了爆生气体作用下岩石裂纹的扩展及止裂准则。另一方面，进行含有倾斜预制裂隙的双炮孔爆破动焦散线试验，采用高速摄影手段，通过各时刻爆生裂纹尖端焦散斑运动规律，获得了裂纹扩展速度、加速度及爆生裂纹尖端应力强度因子的变化规律，同时揭示了爆生裂纹与预制裂隙的交互作用规律，获取了不同节理产状及位置时试件的最终破裂形态，并推导了裂纹最终长度及扩展方向的解析解；最终，通过现场调研，获取了不同节理条件下的隧道爆破效果，结合节理岩体隧道爆破的力学作用，建立相应的力学模型，获得了节理对爆破岩体强度、波阻抗及弹性性质的影响规律；基于波动力学理论，推导了单条及多条节理对爆炸应力波的阻隔作用及其衰减规律，揭示了节理产状对隧道爆破成型效果的影响，建立了爆破作用下岩体破坏模型。本项目的研究，可为丰富和发展岩石爆破理论，提高隧道光面爆破技术水平，提供理论依据与技术支持，对解决隧道等地下工程爆破中的超欠挖问题有重要的价值。 2100433B

在隧道等地下工程爆破施工中，超欠挖现象严重影响隧道施工期安全。如何获得爆生气体作用下岩石裂纹的扩展方向和长度，及其与既有裂隙的贯通形式与交互作用，是提高隧道光面爆破技术水平的核心问题。本项目以爆炸力学及线弹性断裂力学为理论基础，采取实验研究、理论分析与现场实际验证相结合的手段，重点研究爆生气体作用下岩石裂纹的力学行为及其扩展模型。首先，基于爆炸力学理论，获得爆生气体膨胀压力随时间变化规律；在此基础上采用线弹性断裂力学方法，建立爆生气体作用下岩石裂纹的扩展及止裂准则，计算裂纹的最终长度；通过爆生气体作用下岩石裂纹形态特征实验，研究爆生裂纹的长度、方向等形态特征及其与既有裂隙的交互作用；建立基于解析计算与室内实验的爆生气体作用下岩石裂纹扩展模型。本项目的研究，可为丰富和发展岩石爆破理论，提高隧道光面爆破技术水平，提供理论依据与技术支持，对解决隧道等地下工程爆破中的超欠挖问题有重要的价值。

岩石是经过漫长地质作用形成的各种矿物的天然集合体，具有明显的非均质性和各向异性特性。而岩土工程失稳表现为典型的时效渐进破坏过程，探讨非均匀性岩石亚临界裂纹扩展速度效应势在必行。本项目以试验为基础，研究非均匀性岩石在不同载荷条件下裂纹扩展的机制，揭示岩石裂纹扩展过程中内部缺陷动态演化过程及演化机理，建立岩石的裂纹扩展与宏观破坏之间的关系；试验研究非均匀性岩石不同应力状态亚临界裂纹扩展规律，获得相应的亚临界裂纹扩展时间相关参数；建立非均匀性岩石裂纹亚临界扩展速率方程，确立裂纹扩展优势方向，建立裂纹亚临界扩展速度与活化能、断口形貌及破坏模式之间的定量关系；探讨时间相关性岩土工程稳定性与其力学性能弱化之间的规律，预测裂纹稳定扩展的极限时间；数值模拟结构在不同条件下的应力和变形及非均匀性岩石裂纹稳定扩展规律；将研究成果应用于实际工程，检验其有效性。

工程岩体似断非断，似连非连，呈现断续结构特征，且多处于三向复杂状态下，因而研究复杂状态下断续预制裂纹岩石三轴流变力学特性，对于确保节理裂隙岩体工程长期稳定与安全具有重要的理论意义和实用价值。本项目拟以锦屏一级水电站岩石高边坡工程和向家坝水电站大型地下洞室群岩石工程长期稳定与安全性为研究目标，采用岩石全自动三轴流变伺服仪，对断续预制裂纹岩石在复杂状态下进行三轴流变试验，研究不同围压及不同应力路径下断续预制裂纹岩石的蠕变和松弛力学特性，探讨预制裂纹参数、围压以及应力路径对岩石流变力学参数的影响。在分析复杂状态下断续预制裂纹岩石三轴流变宏微观试验结果的基础上，采用细观力学理论，建立岩石非线性流变模型。最后将流变力学参数及非线性流变模型的研究成果应用于岩石工程实践中，预测复杂状态下岩石工程长期稳定与安全性。本研究成果对于促进在长期复杂状态下岩石工程失稳破坏的预测研究具有重要的理论指导意义。 2100433B