《深部岩體分區破裂的形成機制與強度破壞特性研究》是依託山東大學，由張強勇擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：深部岩體分區破裂的形成機制與強度破壞特性研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：張強勇
- 依託單位：山東大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
隨著地下工程開挖深度的不斷增加，在深部岩體中開挖洞室或者巷道時，在其兩側和工作面前的圍岩中會產生破裂區和未破裂區逐次交替的分區破裂現象。本項目以深部岩體分區破裂現象為研究對象，以模型實測分區破裂演化過程為研究基礎，以分區破裂產生機制和強度破壞條件為研究重點，以相似材料三維地質力學模型試驗為研究手段，研究分區破裂的衍生、發展和破壞過程以及不同高地應力狀態、不同開挖方式、不同開挖速度、不同岩性條件、不同洞室形態等因素對分區破裂模式的影響；探明分區破裂的誘發條件、演化特徵和破壞方式；分析分區破裂的力學過程；揭示分區破裂的力學成因、破壞機制和破壞規律。在模型試驗研究的基礎上，通過理論研究，建立深部岩體的非線性強度準則。提出模擬分區破裂變形特徵和強度破壞特性的數值分析方法。該項目研究成果可為我國深部資源大規模安全開採以及深部水電和交通工程的安全控制提供重要科學依據，具有重要的理論意義和工程套用價值。
結題摘要
隨著地下工程開挖深度的增加，深部洞室圍岩出現與淺埋洞室破壞模式迥異的分區破壞現象，如何科學解釋深部岩體的分區破裂機理已成為深部地下工程領域的熱點和難點問題。為研究分區破裂的形成與破壞機制，項目以埋深達千米的淮南礦區深部巷道工程為研究背景，套用自行發明研製的三維地質力學模型試驗系統和模型相似材料，開展了不同主應力載入方式、不同洞室形狀、不同夾層分布等多種試驗工況條件下的深部巷道開挖三維地質力學模型試驗，揭示出分區破裂現象的產生條件與影響因素；在地質力學模型試驗研究的基礎上，通過應變梯度理論建立了分區破裂的非線性彈性損傷軟化模型；基於能量耗散原理建立了分區破裂能量損傷強度破壞準則；提出了分區破裂數值分析方法，依託ABAQUS平台開發了分區破裂計算程式，有效模擬出分區破裂的形成與破壞過程，揭示出分區破裂機理以及洞周徑向位移、徑向應變和應力的振盪性衰減變化規律。在模型試驗和理論研究的基礎上，提出了分區破裂的控制理念，建立了分區破裂錨注一體化綜合控制技術體系。整體研究技術成果在淮南礦區和兗州礦區深部巷道工程中得到成功套用，控制了巷道分區破裂問題，提高了巷道施工速度，減少了巷道變形與返修率，降低了施工成本，產生了顯著的經濟效益和社會效益。項目研究成果為深部資源大規模安全開採以及深部水電和交通洞室工程的安全施工提供了重要的科學依據。
