《動態擾動觸發深部岩體失穩破裂的時間滯後效應研究》是依託東北大學，由朱萬成擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：動態擾動觸發深部岩體失穩破裂的時間滯後效應研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：朱萬成
- 依託單位：東北大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
在深部開採中，爆破等動態擾動誘發礦山岩爆往往滯後於爆破作業，表現出時間滯後效應，這給預報岩爆的發生時間帶來了極大的困難。本研究以動態擾動觸發深部岩體岩爆具有時間滯後效應的機理為研究目標，首先，進行動態擾動後岩石蠕變損傷的試驗，分析動態擾動對岩石流變損傷的影響特徵；其次，以岩石的損傷為主線，發展動態擾動影響後岩石發生加速流變的損傷力學模型，並研發數值模擬系統；再次，藉助於爆破震動測試和微震監測技術對試驗巷道圍岩進行實時監測，認識圍岩開挖損傷區的時空演化規律，並基於測試數據進行圍岩力學參數及損傷變數的數值表征；最後，基於監測數據建立巷道圍岩的力學模型，進行爆破應力波作用下圍岩損傷及失穩破裂時間效應的數值模擬，把數值模擬和現場監測結果相結合，探討爆破應力波作用下巷道圍岩損傷區的時空演化規律，探尋瞬時岩爆或滯後岩爆發生的條件及前兆特徵，為爆破應力波觸發深部巷道岩爆的評價提供新的理論依據。
結題摘要
在深部採礦工程中岩爆往往在爆破擾動後滯後一段時間才發生，表現出明顯的時間滯後效應，這給岩爆的預報和預警帶來了極大的困難。本研究以動態擾動觸發深部岩體岩爆具有時間滯後效應的機理為目標，首先，進行了動態擾動下岩石蠕變效應和鬆弛效應實驗，分析了不同初始應力（或應變）、擾動波形以及含水率對於岩石流變及其擾動下的失穩破裂的影響；其次，以岩石的損傷為主線，通過與黏彈性力學理論相結合建立了動態擾動下岩石流變損傷的力學模型，與彈性動力學理論相結合建立了圍岩瞬態卸荷及爆破損傷致裂煤層的彈性動力損傷模型，研發了多應變率條件下岩石損傷與破壞的數值模擬程式；開展岩石蠕變-衝擊和鬆弛-衝擊條件下的數值模擬，通過將數值模擬結果與實驗結果進行對比分析，驗證了程式的正確性，繼而討論了動態擾動對岩石流變損傷的影響，研究了不同側壓力係數和不同卸荷條件下圍岩應力場的變化規律和損傷區的分布特徵；再次，基於損傷力學理論和流固耦合理論建立了脈衝水壓致裂的力學模型，結合高壓空氣爆破致裂過程的試驗，反演高壓氣體載入曲線，將爆破載荷視為爆破應力波和爆生氣體壓力的依次共同作用，藉助於數值模擬分析高壓空氣爆破損傷區演化過程，分析了致裂的機理及影響因素；同時，進行了現場爆破振動測試，研究了不同爆破條件下振動信號的頻帶能量分布特徵，研發了岩石爆破損傷過程分析系統，分析了不同地應力條件和節理角度雙孔爆破和切縫藥包爆破爆生裂紋萌生-擴展-貫通過程的演化規律；最後，基於聲發射監測數據進行岩體參數及損傷的表征，反分析模型中因破裂引起的物理、力學參數的變化，再現了單軸壓縮岩石破裂全過程，分析了基於聲發射監測數據進行岩石破壞預測的可行性，並將室內聲發射數據的預測方法套用於現場微震監測數據的解讀，基於微震活動的時空演化特徵，得出了石人溝鐵礦礦山境界頂柱斷裂前兆現象時序特徵，推測出了其隱含斷層邊界，對其破壞風險做出了評價。
