《深部硬岩卸荷流變效應及時滯型岩爆機理》是依託山東科技大學，由尹延春擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：深部硬岩卸荷流變效應及時滯型岩爆機理
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：尹延春
- 依託單位：山東科技大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
隨著地下工程的逐漸深部化，岩爆災害愈加頻繁，深部複雜應力環境下的岩爆機理研究已成為地下工程亟需解決的關鍵難題。本項目以高應力下硬岩卸荷流變特性為研究主線，擬採用理論分析、室內試驗與數值模擬相結合的手段，對時滯型岩爆機理進行深入研究。首先，進行高應力下硬岩卸荷流變試驗，研究岩石微破裂分布及變形場的時空演化特徵，分析不同應力條件下的流變失穩特徵；其次，採用細觀力學測試與模擬分析手段，研究不同卸荷流變失穩模式下的細觀微裂紋結構特徵，確定岩石均質度、裂隙展布分數維與蠕變參數間的定量關係；然後，提出反映岩石細觀非均質特性和裂隙展布形態的損傷表征方法，建立岩石卸荷流變損傷本構模型；最後，進行深部岩體硐室開挖仿真試驗，研究圍岩能量場的時空演化規律，探尋岩爆的能量觸發條件，揭示圍岩流變效應影響下的時滯型岩爆機理。本項目研究成果可為深部岩體工程岩爆災害的預測及防治提供基本的科學依據。
結題摘要
針對深部複雜應力環境下時滯型岩爆問題，本項目進行了不同卸荷路徑下硬岩流變試驗，揭示了岩石巨觀及細觀結構能量積聚-釋放特徵，研究了流變效應下采動應力演化規律，主要結論有：（1）砂岩恆軸壓-卸圍壓和加軸壓-卸圍壓蠕變時，試樣側向蠕變特性更為顯著，約為軸向應變的1.8~4.6倍，側向擴容效應明顯；花崗岩雙軸卸側壓蠕變時，軸向應變蠕變值隨側壓呈先降低後增加的趨勢，而側向應變蠕變值與側壓呈負相關關係；蠕變失穩階段，剪應變場出現明顯的局部化現象，與巨觀裂隙位置對應；（2）對於實驗室尺度的花崗岩試件，其能量演化可劃分為穩定蓄能、緩慢耗能、急速釋能三個階段；隨圍壓增大，應變能轉化比呈指數函式減小，應變能極值線性增大，峰前應變能積聚速度線性增大，峰後能量釋放呈指數函式減小；相比於雲母和石英，長石礦物是能量積聚的主要細觀結構；（3）工程尺度圍岩卸荷時，煤體內部應變能積聚量及釋放速度大於頂底板岩層；隨著煤體彈性模量的增大，煤體應變能積聚量及釋放速度呈冪函式減小；卸荷圍岩衝擊動能演化分為衝擊啟動、急速衝擊、穩定衝擊和殘餘衝擊四個階段；煤體衝擊動能極值與煤體彈性模量負線性相關，岩體衝擊動能極值與煤體彈性模量正線性相關；（4）考慮流變損傷時，隨流變時長增加，圍岩支承壓力峰值呈指數函式降低，應力峰值距煤壁距離呈冪函式增大。本項目研究成果為深部時滯型岩爆防治提供了一定的理論指導。
