《深部複雜岩土介質物理構造力學性質及工程效應》是依託中國礦業大學，由馬占國擔任項目負責人的專項基金項目。
基本介紹
- 中文名：深部複雜岩土介質物理構造力學性質及工程效應
- 項目類別：專項基金項目
- 項目負責人：馬占國
- 依託單位：中國礦業大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
深部複雜岩土介質穩定性控制是深部開發技術的核心內容之一。本項目針對我國迫切需要開發的深部複雜岩土介質穩定性控制技術展開深入的基礎理論和套用研究，主要研究內容和思路為：運用岩石力學理論和深部開採理論，系統研究複雜岩土介質的物理力學性質和本構關係、工程結構荷載性質、節理裂隙發育與演化規律、變形能分配規律及其與工程環境相互作用機制，揭示深部複雜岩土介質的破裂演化機理，提出複雜岩土介質彈性波勘探方法、采動岩體“結構關鍵層” “隔水關鍵層”穩定性控制原理及深部複雜岩土介質中凍結體和井壁的穩定性計算理論，並深入研究套用複雜岩土介質穩定性控制技術進行深部開發的原理和方法；初步建立深部複雜岩土介質穩定性控制模式。本項研究中將傳統“相對獨立的巨觀、介觀、細觀研究層面”轉變為“其與多相和多場耦合研究統籌協調”對深部複雜岩土介質性質及工程效應進行研究，提高開發利用深部地下資源及地下空間的安全性。
結題摘要
深部岩土體工程地質條件及其賦存的地質環境是深部地下工程的物質基礎，隨著深度的加大，地質環境和條件越來越複雜，各種災害也呈現越來越嚴重和頻繁的趨勢。針對以上問題，本項目綜合運用理論研究、力學實驗、數值計算、相似實驗等手段，對深部複雜岩土介質物理構造力學特性及工程效應展開系統研究，實現了深部複雜岩土介質中地下工程安全建設及提高其使用效率和壽命的目標。主要研究結論和創新點： （1）揭示了載入速率對岩石能量積聚與耗散演化及分配規律的影響，考慮不同路徑多方位彈性波衰減的物理特徵，開發了微震事件三維實時自動識別勘探技術與介質物性能量反演表征技術。針對深部破裂岩體強度特徵與變形破壞機理的科學問題，分析了圍壓對砂岩峰值強度、殘餘強度和彈性模量的影響；結合X-ray微米CT掃描系統，研究了大理岩在不同圍壓作用下的變形破壞機理及脆延性轉化機制。 （2）獲得了天然岩體介質孔隙結構的幾何、統計特徵，結合自主開發的高效並行重構算法，建立了岩體介質複雜孔隙結構的三維可視化模型。綜合運用CT掃描，3D列印和光彈性法，開展了孔隙與裂隙岩體非連續結構的分形重構及其應力場、裂隙場、滲流場三維可視化的研究，觀測到了岩石破裂過程中剪下破壞帶以及裂紋的萌生和擴展過程。 （3）基於斜井外荷載形式非單一性、荷載分布非中心對稱性兩大基本特點，建立了圓柱坐標系下的斜井井筒（凍結壁）外荷載計算模型。結合斜井凍結壁力學模型邊界條件，提出了斜井凍結壁厚度計算公式。 （4）形成了以深部強動壓、破裂圍岩巷道穩定性控制技術，複合井壁結構多圈孔分圈異步凍結技術，采動岩體采充一體化主動控制理論與技術等多項成套創新技術體系。結合理論和試驗結果，與河南龍門煤業公司、陝北榆林小紀汗煤礦、內蒙古不連溝煤礦、山西潞安集團、山東唐口煤業公司等大型企業聯合開展了工業性試驗和成果的初步推廣工作，取得了顯著的經濟社會效益。
