深部裂隙岩體峰後碎裂變形特性及其錨固效應試驗研究

《深部裂隙岩體峰後碎裂變形特性及其錨固效應試驗研究》是依託山東大學，由李樹忱擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：深部裂隙岩體峰後碎裂變形特性及其錨固效應試驗研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：李樹忱
• 依託單位：山東大學

中文摘要

深部資源開發中地下洞室圍岩穩定控制必須面對峰後碎裂岩體的變形和破壞問題，但目前對峰值強度後的變形特徵和強度特性及錨固效應研究不足，認識不充分，常導致大體積塌方、大變形等重大工程事故。本課題研究峰後碎裂岩體的變形破壞特徵及其錨固作用下破碎岩體中應力場的變化過程，揭示深部裂隙岩體峰值強度後的變形破壞特性及其演化規律和錨固特性。採用現場岩石試件進行峰後碎裂試驗和大尺度裂隙岩體三維模型試驗，研究深部裂隙岩體峰後的幾何結構效應、力學性能和變形破壞特性及其演化規律，建立高地應力作用下峰後碎脹效應的碎裂準則和碎裂演化本構方程。通過對碎裂岩體錨固模型試驗，研究峰後碎裂岩體錨固效應及其應力場的變化過程，揭示峰後碎裂岩體錨固機理。通過以上研究，建立深部裂隙岩體非連續力學的理論模型及其峰後碎裂岩體錨固效應的控制措施，為深部裂隙岩體穩定性控制和錨固最佳化提供理論基礎和分析手段。

結題摘要

隨著水電、公路及鐵路等重大工程建設，我國正在或即將修建20多個世界級的大型水利水電工程及數萬公里的交通隧道工程。在這些工程建設中，存在著大量的長大隧洞（隧道）和特大型地下廠房（洞室群），其工程特點是埋深大，地質條件複雜，地應力水平高，給工程建設帶來了極大的挑戰。深部資源開發中地下洞室圍岩穩定控制必須面對峰後碎裂岩體的變形和破壞問題，但目前對峰值強度後的變形特徵和強度特性研究不足，認識不充分，常導致大體積塌方、大變形等重大工程事故。本課題研究峰後碎裂岩體的變形破壞特徵及其應力場的變化過程，揭示深部裂隙岩體峰值強度後的變形破壞特性及其演化規律。採用類岩石試件開展了峰後碎裂試驗，研究了深部裂隙岩體峰後的幾何結構效應、力學性能和變形破壞特性及其演化規律，建立了高地應力作用下峰後裂隙岩石碎脹效應的碎裂準則和碎裂演化本構方程。研製了模擬岩體非連續大變形的真三維載入大型物理模型試驗系統，開展了大尺度深部多組裂隙岩體三維模型試驗，揭示了深部多組裂隙岩體在不同條件下開挖圍岩應力應變規律和變形破壞演化機理。提出了多組貫穿裂隙岩體以及隨機分布貫穿裂隙岩體變形的計算模型，基於應變能密度理論建立了岩石單元的損傷和破壞判別準則，基於流形覆蓋的思想，結合顆粒接觸模型，構建了可以從宏細觀角度分析岩體破裂全過程的一種新的顆粒離散元數值方法，研究了峰後碎裂岩體在開挖強卸荷作用下應力場的變化過程，揭示了峰後碎裂岩體變形破壞機理。通過以上研究，建立了深部裂隙岩體非連續力學的理論模型，為深部裂隙岩體穩定性控制提供了理論基礎和分析手段。