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武汉岩土所原位揭示深地工程岩爆灾害孕育演化机制

2017-4-25 16:43| 发布者:

摘要:   岩爆是深地工程开挖(采)导致的岩石从母体上弹射出来的动力灾害,是国际岩石力学与工程界面临的重大科学难题,不同岩性、地质和应力环境下的灾变孕育演化机制仍不清楚。中国科学院武汉岩土力学学习所学习员冯夏 ...

  岩爆是深地工程开挖(采)导致的岩石从母体上弹射出来的动力灾害,是国际岩石力学与工程界面临的重大科学难题,不同岩性、地质和应力环境下的灾变孕育演化机制仍不清楚。中国科学院武汉岩土力学学习所学习员冯夏庭、李邵军,副学习员肖亚勋等基于世界上埋深最大的锦屏地下实验室和隧洞工程(2400m),在国际上率先直接原位观测了岩爆孕育演化过程,揭示了深部工程不同类型岩爆的灾变力学响应与机理。学习成果已发表于国际期刊International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences 和Engineering Geology。
  学习人员首先建立了深部工程灾害多尺度变形破裂综合原位监测技术,实现了面向工程岩体开挖损伤的岩爆前兆宏观至微观信息的全过程捕获。学习结果表明,在岩爆发生前:(1)岩爆区域岩体出现与隧洞边墙成小角度夹角的显著开裂,经历了裂隙萌生、扩展、张开和闭合的过程;(2)岩体变形出现加速、相对平静和再加速演化过程;(3)岩爆包坑区岩体弹性波波速降低4-10%,爆坑后继续出现新的开挖损伤区;(4)岩体微震事件和能量释放率表现为先增加后减小然后再增加趋势,而视体积呈现出持续增加的特征;(5)应变型岩爆以张拉破坏为主,而对于结构面滑移型岩爆,首先出现张拉事件,而后剪切、张拉和混合事件交替出现。岩爆孕育演化可划分为以下四个过程:应力调整、能量聚积、裂隙萌生-扩展-贯通、破裂岩体崩落和弹射。
  该项学习成果对于日益增多的深部工程安全、深部资源开采、一带一路高应力岩石工程灾害风险分析与控制具有重要意义,得到国家重点基础学习发展规划“973”项目、国家自然科学基金重点项目、中科院重点部署项目、湖北省杰出青年人才重点项目等资助。雅砻江流域水电开发有限公司参与了该项学习。
  论文信息:
  (1)X. Xiao, X.T. Feng, S.J. Li, G.L. Feng, and Y. Yu, Rock mass fracturing mechanisms during the evolution process of rockbursts in tunnels, International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, 2016, 83: 174-181.
  (2)Shaojun Li, Xia-Ting Feng, Zhanhai Li, In situ monitoring of rockburst nucleation and evolution in the deeply buried tunnels of Jinping II hydropower station, Engineering Geology, 2012,vol.137-138: 85-96.


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