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本项目以深埋隧洞围岩的时效变形诱发滞后型岩爆这一关键科学问题为核心,基于流变力学、损伤力学、信息科学等多学科交叉的研究方法,探索深埋隧洞滞后型岩爆的诱发机理。通过卸荷蠕变变形损伤演化规律及蠕变率随时间的发展阶段特征研究,建立了反映材料流变特性的细观本构关系和细观损伤演化方程。总结了锦屏二级引水隧洞的岩爆发生特征,系统研究了影响滞后型岩爆发生的条件:内部因素(岩石材料的蠕变效应、非均匀性)和外部效应(湿度扩散、动力作用)。根据岩体破裂过程中的3S机理,建立微震监测技术的岩爆临界预警机制。本项目成果为深埋隧洞变形失稳控制及长期稳定性的预测提供理论和应用基础。 在本项目的资助下,课题组出版专著1部,申请发明专利3项,获得省部级科技进步二等奖1项,省部级学术成果三等奖1项。在国际刊物上发表论文8篇,国内核心刊物上发表论文5篇。其中,SCI收录论文4篇,EI收录论文8篇,接受未刊出论文1篇(EI刊源)。培养博士研究生3人,硕士研究生7人。参加国际学术会议3人次。 2100433B
近年来有越来越多的深埋长大隧洞进入施工期,带来许多深部岩石力学问题,其中以岩爆最为突出,已成为我国未来深部地下工程中的一大技术瓶颈问题。本项目以深埋隧洞围岩的时效变形诱发滞后型岩爆这一关键科学问题为核心,基于流变力学、损伤力学、信息科学等多学科交叉的研究方法,围绕深埋隧洞围岩的时效变形特性,进行声发射辅助岩石三轴蠕变实验和现场微破裂监测实践,研究深埋隧洞围岩在蠕变过程中的微破裂前兆及其时空演化规律,根据卸荷蠕变变形损伤演化规律及蠕变率随时间的发展阶段特征,构建高应力作用下岩体蠕变损伤模型,建立微震活动信息与物理、力学参数变化之间的联系,应用大规模数值分析方法进行不同偏应力作用下深埋隧洞围岩的流变失稳研究,揭示深埋隧洞滞后型岩爆的围岩时效变形诱发机理,为寻求深埋隧洞变形失稳控制及长期稳定性的预测提供理论和应用基础。
深埋、浅埋其实是依据隧道开挖后的力学特点区分的,简单的理解可以理解为一个是埋深较深,一个是埋深较浅。但是它们两者对应于两个不同的力学特点,简单的说,浅埋的力学特点是,隧道开挖后,将承受其上面的全部上覆...
隧道围岩等级与分类的关系。比如说 V级围岩=V类围岩 还是V级围岩=二类围岩
老规范将隧道围岩分成六类,分别是Ⅵ、Ⅴ、Ⅳ、Ⅲ、Ⅱ、Ⅰ,数字越大的围岩性质越好。新规范将隧道围岩分成六级,分别是Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ,数字越小的围岩性质越好。所以老规范中的海类围岩就是新规范中的Ⅱ级...
隧道围岩等级与分类的关系。比如说 V级围岩=V类围岩 还是V级围岩=二类围岩
老规范将隧道围岩分成六类,分别是Ⅵ、Ⅴ、Ⅳ、Ⅲ、Ⅱ、Ⅰ,数字越大的围岩性质越好。新规范将隧道围岩分成六级,分别是Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ,数字越小的围岩性质越好。这样我们就知道,老规范中的Ⅴ类围岩就是新...
围岩变形的时效特征与预测的研究
围岩变形的时效特征与预测的研究——在假设围岩地层的性态服从三元件粘弹性模型的基础上,结合对宜兴抽水蓄能电站地下厂房试验洞位移量 测数据的分析,提出一种确定地层时效特征参数和预报地层变形的方法。内容包括在考虑试验洞开挖面空间效应 影响的前提下对现...
挤压性围岩隧道大变形机理及分级标准研究
挤压性围岩隧道大变形机理及分级标准研究——结合高地应力条件下挤压性大变形隧道——乌鞘岭隧道工程实例,通过变形的现场量测结果,分析了挤压性围岩隧道大变形的基本特征。采用室内试验及现场量测等手段,综合分析确定了围岩物理力学参数,定量分析了洞室周边...
本书分析了引水隧洞的基本工程地质条件,总结了岩爆特征及其特殊性,研究了岩爆的破坏模式和形成机理,提出了“岩爆爆裂体”的概念,总结了岩爆发生的主控因素,提出了岩爆综合预测法。在研究岩爆洞段围岩稳定性的基础上提出了岩爆洞段的围岩分类方法,总结了岩爆洞段的防护措施及其失效原因。书中翔实的岩爆编录资料、科学的机理研究对岩爆的研究与防治具有非常重要的指导意义。
序一
序二
前言
主要符号术语
第1章 深埋长隧洞岩爆工程实例及岩爆机理研究现状
1.1 深埋长隧洞与岩爆的定义
1.2 深埋长隧洞建设历史与规模
1.3 岩爆工程实例
1.4 岩爆工程实例总结
1.5 岩爆机理研究综述
参考文献
第2章 齐热哈塔尔水电站引水隧洞工程地质条件
2.1 工程概况
2.2 基本工程地质条件
2.3 地应力场测试与研究
2.4 岩石力学性质
2.5 地下水条件
2.6 围岩类别
参考文献
第3章 齐热哈塔尔水电站引水隧洞岩爆现象与特征
3.1 勘察期岩爆分析与预测
3.2 施工支洞岩爆现象
3.3 引水隧洞岩爆发生情况
参考文献
第4章 齐热哈塔尔水电站引水隧洞岩爆机理研究
4.1 岩爆形成机理研究
4.2 岩爆能量机理分析
参考文献
第5章 齐热哈塔尔水电站引水隧洞岩爆类型与预测
5.1 岩爆的类型
5.2 岩爆判据研究及烈度等级预测
5.3 岩爆发生位置预测
参考文献
第6章 齐热哈塔尔水电站引水隧洞岩爆洞段围岩分类与岩爆防治
6.1 岩爆洞段围岩长期稳定性与围岩分类
6.2 岩爆洞段施工防护与支护实例
6.3 齐热哈塔尔水电站引水隧洞岩爆区施工与防护技术
参考文献2100433B
本项目从多层次综合仿真和广角度分析观点,以确定性和不确定性两类分析模型对深埋洞室群围岩的变形机理与稳定性评判准则进行研究。主要研究内容包括:大理岩的试验研究、岩体地应力的确定、岩石破坏机理的细观模型、深埋隧洞渗流和应力耦合分析方法、基于区间的反演模型和求解方法、地下洞室围岩的长期稳定性、具体工程的应用等问题。研究取得了25项成果,其中6项代表性成果为:(1)建立了基于区间分析思想的反演模型和求解方法,考虑量测信息的不确定性,针对复杂的非线性问题,提出了区间有限元的迭代优化反分析模型;(2)从岩体内部细观组成出发,以结构控制论为指导,研究其受压的破坏机理,建立了基于大理岩受压破坏的数字图像界面元法模拟;(3)基于某工程现场天然花岗岩材料进行轴向压缩试验,结合高速图像采集系统,采用数字图像相关技术研究了花岗岩材料在动力作用下的拉应变场与破坏形态的关系,进行岩石动力破坏的高速数字图像相关研究;(4)引入等效入渗强度来模拟降雨入渗过程,采用等效连续各向同性介质模型,运用三维有限元的基本方法和地下水动力学的基本理论对引水隧洞施工全过程工程区涌水量和降落漏斗的影响范围开展了分析研究;(5)针对富水区深埋地下水利工程中的主要水问题及对策进行研究,提出了“以堵为主、堵排结合、因地制宜、综合治理”的治水原则;(6)基于接触粘结模型的二维颗粒流程序(PFC2D),对砂岩及花岗岩双向加载下砂岩及花岗岩声发射及变形率变化法进行了数值研究。本项目研究不仅解决了地下洞室群围岩稳定性的一些基本科学问题,还直接为我国地下工程的建设提供了一些科学依据。 2100433B