本项目以深部高应力岩石巷道围岩破坏为背景，从巷道围岩的地质力学环境出发，以远离平衡态的非线性理论为指导，采用原位监测、物理模型试验、室内岩样试验、理论分析等相结合的方法，紧紧围绕深部巷道围岩强度衰减这一关键科学问题开展研究。通过现场原位测试，获得了深部巷道开挖后围岩破裂演化过程及深部巷道围岩稳定后强度衰减及其分布规律，并对深部巷道初始高应力状态对巷道围岩破裂范围的影响规律进行了研究；在此基础上，采用巷道围岩松动圈内外主应力差演化规律作为加卸载应力路径的实验新方法，研制了不同应力状态下的损伤破裂岩样，以卸载点的应力降低比、体积膨胀比作为损伤因子，获得了损伤岩样强度衰减以及围压对其强度衰减幅度的影响规律，建立了适合深部巷道围岩峰后强度衰减的模型，揭示了结构效应与尺寸效应对围岩强度衰减的影响以及预制节理几何参数对岩样破裂演化过程的影响机理，并针对物理模型试验中破裂岩体位移场难以量测的难题，研发了含动态裂隙岩体的高精度数字散斑相关量测技术方法。项目研究成果为深部巷道围岩稳定性控制提供了科学依据。 2100433B

以深部高应力岩石巷道围岩破坏失稳为背景，从巷道围岩的环境和历史条件出发，以远离平衡态非线性理论为指导，采用原位监测与真三轴空心厚壁圆筒卸压试验的新方法，紧紧围绕深部巷道围岩强度衰减这一关键科学问题开展研究。通过采用原位超声波和雷达持续测试巷道围岩破裂演化过程中的强度衰减情况的研究，以及现场多次取岩芯的试验方法，研究现场高应力条件下岩体强度衰减的力学行为，准确把握深部巷道围岩破裂演化及其强度衰减的规律，阐明不同支护加固方法在围岩破裂演化过程中的作用机理；然后通过真三轴空心厚壁圆筒加卸载试验方法，真实再现巷道开挖、围岩强度衰减和支护平衡演化的全过程，选择确定三维强度的描述方法及参数，完善符合其破坏特点的三维岩石强度理论及其相应的演化动态力学模型，揭示深部巷道变形破坏的物理本质，提出具有显著成效的深部巷道围岩破坏后二次稳定控制的原理和方法。

本项目以深部巷道锚固围岩破坏失稳为背景，以远离平衡态非线性理论为指导，采用原位监测、物理模型试验、室内岩样试验、理论分析等相结合的方法，紧紧围绕深部巷道围岩锚固机理与强度演化这一关键科学问题开展研究。通过现场原位实测获得了巷道围岩破裂演化及不同锚固支护条件下强度参数(黏聚力和内摩擦角)的变化规律，探讨了巷道围岩锚固支护体的强度演化特征；在此基础上，模拟现场岩体结构，研究建立了透明岩体试验新技术，并结合多组锚固体试验揭示锚杆支护与围岩相互作用力学行为的内在机理，开展了不同结构的围岩锚固模型试验，研究了不同预紧力、长度、间排矩等锚杆支护参数对锚固结构强度的敏感性因素变化规律以及加锚前后应力分布、变形破坏机制与模式；获得了锚固体应力场与位移场的演化规律，分析了巷道围岩组合拱厚度的形成条件与规律。基于现场工程条件及试验获得的巷道围岩锚固支护强度准则，分别对FLAC与UDEC两种数值分析软件进行了二次开发，研究了不同锚杆支护参数对围岩锚固承载结构的影响规律，提出了巷道锚固体强度的失稳判据及其结构补偿原理和方法，形成了巷道围岩稳定控制的技术体系，并在平煤矿区与大同矿区等得到推广应用，取得了良好的社会效益与经济效益。 课题组历经4年的研究，圆满完成了计划任务书规定的研究工作，达到了预期研究目标，取得了以下学术成果：在国内外主流期刊上发表学术论文32篇，出版专著3部；培养博士研究生7名、硕士研究生15名、出站博士后3名；获得授权发明专利7项；参加国内国际学术会议14人次；先后获得国家科技进步二等奖1项、河南省科技进步二等奖1项、山西省科技进步二等奖1项。 2100433B

本项目以千米埋深高应力巷道锚固围岩破坏失稳为背景，以远离平衡态非线性理论为指导，采用三维大比尺锚固体与透明岩体模拟试验的新方法，紧紧围绕深部巷道围岩变形破裂演化与锚杆支护相互作用机理这一关键科学问题开展研究。通过现场采用原位光纤实时监测巷道围岩的锚杆力学性能，以及原位钻孔剪切强度仪持续实测围岩锚固岩体强度参数的变化规律，获得其锚固体应力场与位移场的演化规律，分析巷道锚固支护组合拱厚度的形成条件和规律；进而，借鉴透明土的实验方法，研究建立透明岩体试验新技术，解决目前岩体内部变形与破裂无法直接观测的难题，并结合多组三维大比尺锚固体试验揭示锚杆支护与破裂岩体相互作用力学行为的内在机理，获得锚固体组合拱支护结构厚度与强度演化的特征，提出建立高应力下巷道围岩稳定的安全判据与关键控制技术，为巷道合理锚固支护结构的研发提供理论基础。

《深部巷道围岩破裂演化过程及其稳定控制机理》采用大尺度三维模拟试验、原位测试和数值模拟，对深部巷道围岩破坏过程中的应力、变形演化规律和破坏机制进行了探讨，同时对支护结构作用和承载结构形成机理进行了分析，在此基础上，提出了深部高应力巷道破裂岩体的过程控制机理与技术。

《深部巷道围岩破裂演化过程及其稳定控制机理》可为岩土工程相关研究生教学参考，亦可作为从事深部岩土工程研究人员的参考用书。