岩土体基本力学参数是土木、建筑及采矿等工程技术设计、运营和维护的依据。确定岩土体强度、弹性模量等基本力学参数是工程建设中的首要任务，而目前主要通过钻探、取样及实内测试等方法获取这些参数，其准确性受到严重制约。本项目研究金刚石旋转钻进过程中原岩力学参数确定的理论与方法。对原岩土力学参数与钻进性能参数之响应关系、钻进能量原岩/土力学参数确定方法、岩体动静态强度参数关系及岩土体基本力学参数聚类分析等开展了研究。通过对钻进过程中各工作参量门限特征、参量协同度与阈值准则研究，建立钻进子过程的编码原则与纯钻进子过程识别理论与方法；通过室内钻进实验模拟、钻进参数与岩体力学参数之间的敏感性分析，确定了敏感性因子；建立了基于轴压-转速-穿孔速率耦合的可钻性指标，确定了在不同地层中钻进能量的分区性；通过钻进力学、金刚石破岩机理以及钻进能量等的分析，建立了岩土体基本力学参数的计算模型；通过不同钻头形式、排碴状态、钻头磨损程度、排碴冲洗水渗透对破碎效果影响以及强度扰动的实验模拟，采用压-剪当量化、能量图谱及解析分析，建立一种与钻头形式及磨损状态无关的、实时确定地层力学参数的广适性方法，揭示了钻进性能参数与岩土体基本力学参数之间的内在联系；建立了PDC柱齿及复合片钻头作用下的岩土体力学参数确定方法。本项目成果为研究仪器智能钻进系统在钻进过程中实现原岩力学参数及地层实时识别奠定了理论基础，对研究智能勘测及数字化勘测具有重要的理论意义；成果在地质、土木建筑、资源与能源等工程勘测以及钻掘过程中地质灾害的临灾预报与预警，特别是在深部工程岩体力学、多结构地层与矿岩识别、岩层控制等方面具有广阔的应用前景。 2100433B

本项目突破岩土力学参数测试的传统方法，以钻进过程监测系统和金刚石旋转钻进等为手段，建立准确、实时、高效获取钻进工作参数等基本信息的方法；通过对钻进过程中各工作参量门限特征研究，建立钻进子过程的编码原则与纯钻进子过程识别方法；通过室内钻进实验模拟、钻进参数与岩土力学参数之间的敏感性分析，确定敏感性因子；通过钻进力学、金刚石破岩机理以及钻进能量分析，建立岩土体基本力学参数的计算模型；通过不同钻头形式、排碴状态、钻头磨损程度、排碴冲洗水渗透对破碎效果影响以及强度扰动的实验模拟，采用压-剪当量化、能量图谱及解析分析，建立一种与钻头形式及磨损状态无关的、实时确定地层力学参数的广适性方法，揭示钻进性能参数与岩土体基本力学参数之间的内在联系；通过试验检验和相关性分析，建立岩土体动态参数与静态参数之间的关系，为岩土体力学参数的应用提供保障。研究成果将形成金刚石旋转钻进的地层基本力学参数实时确定理论与方法。

岩体力学研究的核心内容，是定量预测和评价岩体的稳定性，岩体的改造和加固措施。它除了要研究岩体结构、岩体的基本特性、岩体所处的地质环境等因素以外,还要充分考虑工程因素,如工程规模、爆破、开挖程序和加固措施等的影响。岩体力学研究可大致归纳为9个方面：

岩体的结构型式岩体的地质特征,包括岩体的物质组成、岩体结构、岩体中的天然应力、岩体中水的状态以及岩体温度的研究； 岩体的物理与水理性质，包括空隙性、渗透性、膨胀性、崩解性以及溶蚀性的研究； 岩体的力学性质，包括岩体的变形和强度特性与测试方法，特别是不连续面力学效应和岩体结构力学效应的研究； 岩体的动力特性与测试方法的研究； 岩体的变形、破坏机制、本构关系与破坏判据的研究； 岩体的稳定性，包括地基、边坡与地下工程围岩变形、失稳的预测、评价的理论和技术途径的研究； 岩体性质改造和加固的研究； 模型模拟试验，包括室内模型模拟试验和原位岩体工程模拟试验技术、理论与应用的研究； 原型观测、施工监测、反分析，以及工程事故的分析与应用研究。

内容简介

《岩体力学参数优选理论及应用》着重介绍了岩体力学参数优选理论，对基于非线性理论的新方法做了详细研究，有针对性地对岩体力学参数的合理取值方法、参数优选理论、研究成果的运用等进行了深入研究。特别是建立了基于非线性理论的随机－模糊方法、基于概率理论的可靠度取值方法，以及最近研究运用的新方法，如分形理论、偏最小二乘法、神经网络方法及最小二乘神经网络相关联分析方法等，并把取得的岩体力学参数理论与方法运用到宝泉抽水蓄能电站、溪洛渡水电站、小浪底水电站等大型试点工程的设计中。

《岩体力学参数优选理论及应用》可作为岩土工程专业本科生、研究生的学习参考书，也可供相关领域的科研人员、工程技术人员参考使用。2100433B