《深部采動誘發高壓水導升與突水路徑演化過程試驗研究》是依託山東科技大學，由孫文斌擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：深部采動誘發高壓水導升與突水路徑演化過程試驗研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：孫文斌
- 依託單位：山東科技大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
深部采動圍岩環境出現岩體動力回響突變性、高應力場複雜性、高承壓水災變瞬時性等特殊新問題，使得與淺部突水研究產生明顯的差異性。同時，突水過程中的高承壓水導升和突水路徑識別等問題缺乏動態和細節化的多元信息描述，這給深部水害防治帶來極大困難。本研究結合現場觀測、理論分析、大尺寸試件室內試驗、物理模擬等手段，以高壓水與裂隙協同演化為主線，首先分析深部采動應力與高水壓聯合作用下底板破壞特徵，現場探測底板破壞空間範圍；其次，力學分析高水壓對裂隙擴展作用，試驗分析裂隙岩體高壓滲流特性，研究其聯動回響機制；最後，基於相似材料物理模擬試驗，開展深部采動底板突水路徑時空演化特徵規律研究，分析突水通道形成演化過程中的多元信息，採用雷達物探手段，建立高壓水導升與突水路徑空間位置的識別模式，探討災變演化的前兆信息和易突水位置。項目開展不僅豐富了突水機理、為深部水害防治提供依據，也是將來進一步深入研究最為基礎的一環。
結題摘要
本項目針對深部采動高水壓底板突水機理與特徵規律問題，重點圍繞高水壓影響作用、裂隙發育演化特徵、裂隙岩體高壓滲流特性等方面，開展了系列化基礎實驗研究。採用理論分析、室內試驗、物理模擬與數值仿真等綜合研究方法，針對高水壓導升與突水路徑識別等主要問題，開展深入研究，歷經三年完成了相關研究內容，取得了主要進展成果如下： （1）建立了采動高水壓底板力學模型，得出岩層帶內上下端面的首先破壞位置以及承壓水沿下界面兩端位置首先向上導升；提出了雙剪破壞、散面對接兩種底板突水通道形成模式。 （2）進行了節理岩體高壓滲流試驗，獲得了大尺寸試件在三維應力變化條件下高壓水在結構面中的滲流特性。 （3）分析了常用相似模擬材料成分及其控制作用，研發了適用於中小型試驗的新型相似模擬材料及其滲透性測量裝置。 （4）分析了底板突水主要影響五因素的常用物理模擬方法，開展物理模擬系列化手段研究，掌握了斷層構造活化模擬技巧。 （5）開展了采動完整底板突水過程仿真模擬與時空演化物理模擬，實施了深部開採底板斷層構造活化突水演變物理模擬試驗，初步獲得了高承壓水導升與裂隙演化特徵、突水通道形成特徵、災變路徑演化特徵等特徵規律。 項目進行實施過程中，考慮到實際經費、時間等困難等因素，適當對研究進度計畫內容簡單調整，拓展了研究工作和創新內容。取得了《岩石力學與工程學報》、《岩土力學》、《MINE WATER AND THE ENVIRONMENT》等期刊發表並被SCI、EI檢索論文10篇，專著2部，獲得省部級科技獎勵3項，授權國家發明型專利12項，較好的完成了課題的全部工作計畫與目標。 本研究研究成果將為礦山安全以及地下工程災害防治提供理論依據，也是為現場套用或是進一步開展深入科學研究最為基礎的一環，並將對城市建設乃至我國地下工程、生態環境保護等方面具有重大的現實意義和深遠的社會影響。
