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武汉岩土所深部工程岩爆机理、预测和防治研究取得新进展
2017-07-06    打印 关闭

  二十一世纪是地下空间的发展世纪,而二十一世纪的国际岩石工程在中国——国际岩石力学与工程学会前主席John A Hudson教授 

  我国国民经济持续快速发展带动了基础工程建设和资源开发的蓬勃发展,出现了大量深部岩体工程,其工程规模与技术难度世界罕见。随着埋深的增加,地应力也显著增大。高地应力、开挖强卸荷和复杂地质构造作用下,深部岩体工程建设过程中高强度岩爆频发,岩爆发生时伴随剧烈震动和轰响,可瞬间摧毁附近空间的所有人员与设备。近年,岩爆机理、预测和防治方面的研究虽然已经取得了一定的研究成果,但由于极端复杂且不可确知的地质环境、地应力条件和现场多变的施工方法、开挖进度、空间布置条件及支护措施等,岩爆灾害仍然是国际岩石力学领域最具挑战性的课题。 

  中国科学院武汉岩土力学研究所周辉研究员率领科研团队,以水利水电深部工程、深部矿产资源开采及核废料深地质处置等国家重大工程为背景,通过现场原位监测、室内试验和理论分析,在高应力下硬岩岩爆机理、预测和防控等方面取得了一系列研究进展:(1)通过对比不同类型岩石的破坏特点,揭示了岩石脆性破坏特征和机制,建立了考虑岩石应力-应变曲线峰后特征的脆性评价方法,可对岩石岩爆倾向性和支护效率进行评价;(2)针对工程中频发且破坏性巨大的结构面型岩爆,提出了相应的岩爆分类方法,详细分析了岩爆的孕育演化过程;采用室内剪切试验方法研究了岩性、法向压力、结构面表面形貌、充填物和剪切历史对结构面型岩爆的影响;(3)研究了高应力下结构面剪切过程中声发射特点,提出了一种采用声发射b值预测结构面型岩爆的方法,该方法将岩爆的预测从定性研究转变到定量研究上来;(4)基于岩爆孕育演化机制分析,建立以预应力锚杆为主要支护结构的岩爆防治体系和以吸能锚杆为主要支护结构的岩爆防护体系;设计了一种能够满足高预应力施加、围岩变形能力适应强的新型锚杆,开展了其锚固特性的室内及现场拉拔试验,提出了预应力锚杆支护效果优化的技术措施。研究成果对于深化岩爆机理认识、提高岩爆预测的精度和降低岩爆造成的危害等都具有重要的理论意义与工程应用价值。 

  相关研究成果发表在国内外岩石力学顶尖杂志International Journal of Rock Mechanics and Mining SciencesRock Mechanics and Rock EngineeringEngineering GeologyBulletin of Engineering Geology and the EnvironmentActaGeotechnicaEuropean Journal of Environmental and Civil Engineering岩石力学与工程学报、岩土力学上,其中,SCI收录14篇,EI收录30多篇。 

  上述工作得到中国科学院科研装备研制项目(YZ201553YZ201344)、国家重点基础研究发展计划(973)项目(2014CB046902)及国家自然科学基金项目(512792015142780351404240)等项目资助。 

      部分成果:1 2 3 4 5 

  1结构面剪切破坏过程中AE能率演化规律 

  2声发射b值随结构面剪应力的演化规律 

  3  隧洞掘进过程中硬岩破裂时空演化的声发射特征 

 
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