深部岩體破裂時空演化機理的透明岩體實驗研究

《深部岩體破裂時空演化機理的透明岩體實驗研究》是依託中國礦業大學，由李元海擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：深部岩體破裂時空演化機理的透明岩體實驗研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：李元海
• 依託單位：中國礦業大學

項目摘要

深部巷道處於三高一擾動的複雜地質力學環境中，其圍岩破裂的時空演化規律與機理是事關深部工程穩定控制原理與技術的關鍵科學問題。但在目前實驗研究中，因岩體內部的破裂模式及其演變過程無法直接觀測，致使圍岩全域破裂的發生時間、裂隙延展的空間模式及破裂過程與岩體強度變化間的關係等基本問題尚不清楚。本課題以研究建立透明岩體實驗新技術為出發點，獲得透明岩體的試樣配製方法及其基本物理力學參數，提出透明岩體內部變形破裂的數字照相三維量測方法；並通過基於透明岩體的物理相似模擬試驗，研究深部複雜軟岩巷道在開挖卸載過程中的圍岩破裂規律，深入揭示深部巷道圍岩破裂的時空演化機理。研究成果將有助於深刻認識深部巷道圍岩破裂的力學行為本質，可為深部工程中諸如破裂圍岩的加固時機與範圍等穩定控制及解決因圍岩破裂導致的工程災害的時空預測問題提供更加科學合理的指導，因此，本項目具有方法創新意義、理論研究價值和工程套用前景。

結題摘要

深部巷道圍岩破裂的時空演化規律與機理是事關深部工程穩定控制原理與技術的關鍵科學問題，作為該科學問題的重要研究手段—模型實驗因當前採用的試驗模型都是由不透明材料製作而成，圍岩變形的直接觀測僅限於模型表面，模型內部變形只能通過局部間接方法進行有限觀測，致使全面細緻的岩體變形破裂過程及其複雜力學行為研究受到很大局限。本課題通過實驗探索研究，建立了包括透明岩體組成材料選擇、試樣材料配比、製作過程要素控制、透明岩體模型內的測點和散斑面設定、數字照相變形量測以及配套載入物理試驗裝置等的透明岩體物理模擬實驗新方法；提出了基於矽粉、液體石蠟以及正十三烷材料組分的透明軟岩試樣配製方法並獲得了其基本物理力學參數，開發了基於非均勻、局部化與破裂變形特徵的岩體變形數字照相量測方法；採用透明岩體相似模擬試驗與理論分析，研究得到了深部軟岩巷道在開挖卸載過程中的圍岩破裂規律，揭示了深部圍岩變形破裂的時空演化機理。課題成果有助於岩土工程科學與技術問題的深入試驗研究，進一步認識深部巷道圍岩內部變形與破裂的力學行為規律，為深部工程中諸如圍岩破裂的加固時機與範圍等穩定控制提供參考依據。