複雜動力擾動下岩爆災害發生機制與能量釋放規律研究

《複雜動力擾動下岩爆災害發生機制與能量釋放規律研究》是依託四川大學，由戴峰擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：複雜動力擾動下岩爆災害發生機制與能量釋放規律研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：戴峰
• 依託單位：四川大學

項目摘要

本項目緊緊抓住高地應力和複雜動力擾動這兩項岩爆孕育和觸發的關鍵因素，致力於研究並揭示綜合考慮這兩項關鍵因素的岩爆動力學機理和能量釋放機制。發展基於分離式霍普金森壓桿的圍壓-動靜組合載入新裝置，開展岩石在無圍壓以及不同圍壓下、正入射以及不同斜入射角度下的複雜動力擾動岩爆試驗，研究試樣破斷和能量傳遞耗散規律，以及複雜動力擾動下動靜組合岩爆動力學機理和災變判據。結合高應力地下洞室開挖爆破工程進行微震監測，驗證實驗室發展的岩爆動力學機理和岩爆判據，揭示高應力地下洞室岩爆孕育和災變過程的動力學機理與能量釋放機制。該研究對於岩爆動力災害機理解釋及其防治，具有重要的科學意義和工程套用價值。

結題摘要

本項目針對深部地下工程岩體所處高地應力賦存環境並遭受複雜動力擾動這兩項岩爆孕育和觸發的關鍵因素，圍繞岩體動力破壞機理和能量釋放機制這一科學問題，通過室內試驗、理論分析、數值計算並工程現場微震監測，從細觀尺度、實驗室尺度到工程尺度，對岩爆動力災變機理開展了深入研究。對測試岩石斷裂韌度的國際建議方法進行了系統研究，有助於岩石斷裂屬性的合理測量，為岩爆規律研究提供準確有效的斷裂參數；發展了一套基於分離式霍普金森壓桿實驗技術的動靜組合斜入射岩爆實驗新方法，揭示了動靜組合斜入射動力擾動下砂岩的動力回響與變形破壞機理；推導並建立了動靜組合載入霍普金森桿實驗的能量分析方法，揭示動靜組合斜入射動力擾動下砂岩的能量傳遞與耗散規律；基於離散元方法構建霍普金森桿測試系統二維和三維數值仿真平台，有效再現複雜岩石動力學實驗的數值模擬，從微觀層面揭示動靜組合斜入射動力擾動下試樣的破壞模式和漸進破壞特徵；從統計學角度分析動靜組合斜入射動力擾動下砂岩的破碎特性，建立複雜動力擾動下砂岩的強度、破碎度和能耗相關關係；結合依託工程微震監測，研究了工程圍岩微破裂時空演化規律、能量傳遞釋放規律以及與開挖爆破擾動的時空關聯，驗證了實驗室發展的開挖強動力擾動下岩爆動力災變機理。成功推廣套用到大渡河猴子岩水電站地下洞室群、金沙江白鶴灘水電站地下洞室群等大型水利水電工程，創造了一定的社會效應和經濟效益，有力地促進了西南地區水電工程技術的創新和快速發展。 項目的研究成果最終形成的研究論文被SCI收錄25篇，EI收錄9篇；獲中國岩石力學與工程學會自然科學特等獎；參加國際學術會議8次，培養碩士研究生6人、博士研究生3人。超額完成項目的預期目標。