随着浅部煤炭资源日渐减少，我国中东部矿井逐步向千米深部延伸。由于地质历史上长期构造运动的反复剪切挤压作用，深部地层频频出现大范围断层破碎带。以淮南矿区为例，矿区范围内落差大于20米的断层达600余条，每平方千米平均0.4条，其中延伸长度大于1000米的断层占总数的62.5%。同时，随着国家“一带一路”战略的实施，我国正在大规模建设公路、铁路和跨流域调水工程，大量隧道需穿越构造密集发育的深部地层，如：川藏铁路沿线断层密集发育，穿越大量深大活动断裂带(澜沧江断裂带，怒江断裂带、嘉黎断裂带、西兴拉断裂带等等)。深部断层破碎带赋存高构造应力，围岩破碎软弱，结构复杂多变且多富含地下水，通常夹杂有大量断层泥，多以岩屑、粉细砂、黏性颗粒等为主，深部断层带围岩高应力与低强度矛盾突出。因此，当隧(巷)道穿越深部断层带时，米级大变形和失稳破坏屡屡出现，造成重大经济损失和安全隐患。
基于此背景，中国科学院武汉岩土力学研究所地下工程科研团队康永水等研究人员开展了室内试验和渗流力学的相关研究，主要研究成果如下：（1）开展了流体作用下含断层泥断层诱导滑移的三轴剪切渗流实验，研究了断层泥对断层滑移力学行为以及摩擦稳定性的影响，揭示了泥质充填节理剪切强度及剪切滑移机制；（2）研究了断层泥岩石粒径对断层滑移速度依赖特性的显著影响。结果表明，断层泥岩石粒径控制着断层滑移事件的发生，并且初始断层滑移所需的流体压力与岩石粒径呈负相关。并深入研究了水力耦合下断层泥诱导断层滑移破裂的微观机制，为深部软岩大变形灾害防控方法的研究提供了新的思路；（3）研究了断层带充填物含水率对粘土充填岩节理的抗剪强度的影响。研究发现当含水量超过塑性极限时岩石节理的抗剪强度呈负相关趋势，基于 JRC-JCS 强度准则，提出了富粘土填充岩石节理的剪切强度模型。
研究团队以深部断层破碎带大变形灾害防控为导向，旨在突破深部断层破碎带节理岩体变形分析的理论和技术难题，研究成果为深部断层破碎带围岩大变形防控理论与技术研究提供了理论支撑。相关论文已经发表在《Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering》,《International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences》等期刊，获发明专利1项，得到国家自然科学基金面上项目(No.42277170；No.51774267) 以及2项企业委托课题资助。
论文1：https://doi.org/10.1016/j.jrmge.2024.02.022
论文2：https://doi.org/10.1016/j.ijrmms.2024.105919
图1 断层泥组分分析
图2 摩擦系数、速度与状态参数等随断层泥粒径的变化规律
图3 断层泥微观结构演化及弱化机制
图4 流体作用下充填物粒径级配对节理剪切强度的影响过程示意
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