深部斷續裂隙岩石強度特性及其變形破壞機理研究

《深部斷續裂隙岩石強度特性及其變形破壞機理研究》是依託中國礦業大學，由楊聖奇擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：深部斷續裂隙岩石強度特性及其變形破壞機理研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：楊聖奇
• 依託單位：中國礦業大學

項目摘要

隨著開採深度的逐漸增加，斷續結構岩體所表現出來的環境狀態日趨複雜，從而使得高應力、高地溫、高水壓等引起的突發性工程災害顯著增加，因而研究深部斷續裂隙岩石強度特性及其變形破壞機理，對於確保深部地下工程圍岩穩定與安全具有重要的實踐價值。本項目擬以深部地下工程圍岩穩定與安全為研究目標，採用岩石力學伺服試驗機、岩石聲發射測試儀、數字照相量測儀等先進測試系統，對複雜環境下深部斷續裂隙岩石進行宏微觀試驗，探索岩石微結構、裂隙分布對岩石強度和變形參數以及裂紋擴展特徵的影響，明確高圍壓、高水壓以及複雜路徑下深部斷續節理裂隙岩石變形特徵，獲取深部斷續節理裂隙岩石強度衰減演化特徵和破裂機理，提出描述複雜賦存環境下深部斷續裂隙岩石強度準則，開展深部斷續裂隙岩石強度和變形破壞特性數值模擬研究，預測複雜環境下深部地下工程的穩定與安全性。研究結果可為複雜賦存環境狀態下深部地下工程圍岩穩定與安全提供技術支持和指導依據。

結題摘要

隨著開採深度的逐漸增加，斷續結構岩體所表現出來的環境狀態日趨複雜，從而使得高應力、高地溫、高水壓等引起的突發性工程災害顯著增加，因而研究深部斷續裂隙岩石強度特性及其變形破壞機理，對於確保深部地下工程圍岩穩定與安全具有重要的實踐價值。 本項目以深部地下工程圍岩穩定與安全為研究目標，採用岩石力學伺服試驗機、岩石聲發射測試儀、數字照相量測儀等先進測試系統，首先，對斷續預製裂隙岩石進行了試驗研究，探索了岩石微結構、裂隙分布對岩石強度和變形參數以及裂紋演化特徵的影響，分析了高溫作用影響斷續裂隙岩石強度與剛度的機理。然後，開展了完整砂岩三軸壓縮試驗研究，分析了圍壓對完整砂岩強度及其變形特性的影響，探討了完整砂岩三軸強度、裂紋損傷閾值與圍壓的關係，採用X-ray微米CT技術探索了不同圍壓下完整砂岩破裂後內部損傷程度及其破壞機理。其次，利用自行設計的載入路徑，對砂質泥岩試樣進行了常規三軸壓縮試驗，得到了不同圍壓下損傷泥岩試樣的三軸壓縮強度和裂紋損傷閾值，建立了深部砂質泥岩試樣強度衰減演化模型；分析了圍壓對斷續裂隙大理岩擴容特性的影響規律；利用顆粒流模擬技術，揭示了斷續裂隙岩石在不同圍壓作用下裂紋擴展的細觀力學回響機制。最後，研究了水壓對含不同單裂隙分布的脆性岩石強度和變形破壞特性的影響規律，分析了水壓作用下斷續單裂隙岩石的裂紋擴展特徵；對複雜載入路徑下紅砂岩強度、變形破壞以及空間聲發射特性進行了試驗研究，探討了圍壓及載入路徑對紅砂岩強度及其變形破壞特徵的影響，比較分析了單級和多級三軸壓縮載入下紅砂岩強度與變形破壞特性。 研究結果為複雜賦存環境狀態下深部地下工程圍岩穩定與安全提供了技術支持和指導依據。該項研究結果在Springer出版社出版英文專著１部，發表SCI論文9篇，EI論文11篇，培養博士後與研究生3名。