深部岩体

摘要： 为获取深部岩体地应力分布情况,以东荣二矿为研究背景,本文介绍了常用的地应力测试方法,并着重介绍了应力解除法的测量原理和过程。结果表明:东荣二矿地应力场在量值上属于中等偏高地应力场,巷道两帮受垂直应力影响较大,顶底板受水平应力影响较大。

摘要： 为了研究TBM在深部岩体开挖过程中多种因素对盘形滚刀破岩效率的影响,考虑了不同围压、贯入度、刀间距和公转速度因素的影响,采用有限元法建立盘形滚刀回转切割破岩模型并进行数值模拟,研究不同影响因素组合下的破岩效果、岩石破碎体积和破岩比能耗。为了得出影响破岩效率的最敏感因素,构建了4因素4水平的正交试验。研究结果表明:在深部岩体破岩过程中,影响因素对盘形滚刀破岩比能耗敏感度的顺序依次为刀间距、公转速度、贯入度和围压,即刀间距是影响盘形滚刀破岩效率的主要因素。通过数值模拟对比分析验证正交试验结果,得出不同影响因素下的破岩规律和破岩效率,进而验证了不同影响因素对破岩效率的敏感度。

摘要： 与浅层岩体相比,深层岩体赋存环境更为复杂,导致其力学特性与常见的浅部岩体存在较大差异。锦屏二级隧洞工程最大埋深超过2500 m,其引水隧洞最高地应力达70 MPa,开展高应力条件下硬岩的力学特性研究,具有重要的理论价值和现实意义。采用四川大学MTS815岩石力学试验系统对取自2400 m深的锦屏大理岩开展单轴和三轴压缩等系列静态力学试验。试验结果表明:锦屏大理岩的单轴抗压强度为180.43 MPa,随围压的增长,大理岩表现出“脆-延-塑”力学特征,围压32.0 MPa为分界点;同时,起裂应力、损伤应力和峰值应力均具有相似的增长趋势,所定义的脆性指标的下降趋势逐渐趋于平缓;低围压下,弹性能在峰前占主导,而高围压下,耗散能增长更为显著,弹性能峰前峰后差值减小,表现出更为明显的塑性特征。研究结果为准确描述深层岩石力学行为、确保深部工程稳定性提供了一定的理论基础。

摘要： 不耦合装药会改变爆炸产物对岩石的作用方式,从而获得不同的爆破破碎岩石的效果。为研究装药不耦合系数对初始地应力下岩石爆破裂纹扩展的影响,利用一种符合硬岩力学特性的透明模型相似材料,开展双向等荷载下透明岩石爆破相似模型试验。试验结果表明:等围压荷载作用下,模型试件所产生的最长径向主裂纹沿着对角线(最大主应力)的方向扩展;不耦合系数显著影响初始应力状态下岩石爆生裂纹的扩展,爆后模型试件上产生的径向主裂纹,其长度最大值以及平均值均随不耦合系数的增大而减小,最大环向裂隙圈直径以及平均环向裂隙圈直径随着不耦合系数的增大均减小;初始应力状态下,压缩粉碎圈的直径随不耦合系数增大而变化的规律则有所不同,呈现出先增大后减小的规律。在深部岩体爆破开挖时,可以利用径向主裂纹的扩展长度与不耦合系数之间关系,进行控制爆破参数设计,从而减少围岩超挖和欠挖,实现巷道爆破高效率。研究结果对丰富深部岩石爆破理论以及工程实践具有重要意义。

摘要： 为认识深部高地应力岩体水耦合爆破裂纹扩展过程及机理,选择试验验证的RHT本构,采用LS-DYNA对水耦合装药单孔在不同原位应力场下的岩体爆破裂纹扩展进行数值分析.模拟结果表明:水耦合的方法延长了爆炸作用时间,提高了岩体中爆炸应力峰值和PPV(质点振动速度峰值),增强了爆破致裂岩体的效果;原位应力在深部岩体水耦合爆破中起到增加岩体中应力和PPV的作用.研究表明:在不同的地应力条件下,均存在某一最优水不耦合系数,且最优不耦合系数随原位应力的增加而减小,水耦合时,在原位应力为0,10,20,30,40MPa的条件下,最优不耦系数分别为5.00、3.30、2.63、1.56和1.25.

摘要： 水力劈裂是导致水工隧洞施工时出现涌水或高压输水构筑物出现破裂渗漏的重要因素.本文针对深部岩体内裂纹所处的应力状态,采用断裂力学,在拉剪、压剪复合型破坏模式下,深部岩体原裂纹方位角和侧压力系数对临界水压力的影响规律进行深入研究.研究表明,当侧压力系数为1时,临界水压力不会因原裂纹方位角的改变而改变;拉剪复合状态时,裂纹与地应力夹角为0时,易发生水力劈裂;压剪状态时,当压剪参数与裂缝面间的内摩系数之差大于0时,其规律与拉剪复合状态的基本一致,小于零时,原裂纹在方位角为45°和135°时,最容易发生水力劈裂.

摘要： 深部矿井地下采空区围岩的受力涉及岩体应力场、温度场、渗流场及损伤的相互作用,属于多场耦合问题.在基于温度-渗流-应力的耦合作用下,考虑损伤场的影响,建立基于THDM耦合模型.该模型完成了热-流-固的完全耦合作用,并在此基础上充分考虑损伤对这3场的影响,建立了4场THDM耦合的数值分析模型,为进一步研究深部围岩的耦合问题提供了理论参考.

摘要： 深部地下实验室(underground research laboratory,URL)已成为国际上基础性重大科学研究的重要平台,为物理、生物、地球化学、医学、岩石力学等学科发展提供了不可或缺的支撑.深部地下实验室的岩体力学响应和稳定性是岩石力学学科需要回答的关键基础问题,目前国内外基于已建与在建的地下实验室开展了大量岩石力学问题研究,保障了地下实验室的安全建造和运行.本文对国内外多个地下实验室的建设情况进行综述,阐述国际深部地下实验室在围岩力学行为测试与监测、开挖损伤区分析、力学模型和数值模拟方法等方面开展的研究工作,分析当前地下实验室相关研究成果的亮点和局限性,总结地下实验室建设和运行过程中面临的岩体力学响应关键问题,探讨深部地下实验室的岩石力学问题未来研究方向.

摘要： 为了研究深部高地应力陡倾层状千枚岩隧道施工期支护结构的力学特性,构建考虑黏塑性偏应变增量的蠕变损伤演化模型.以成兰铁路茂县隧道为依托,根据现场实测的变形数据,反演得出符合工程实际的蠕变参数.分别对采用单层初期支护和双层初期支护的断面开展数值模拟.研究结果表明:高地应力陡倾层状岩体的最大围岩压力和变形出现在隧道的拱腰位置,当采用双层初期支护工法时,断面承受的围岩压力和隧道周边千枚岩的变形较小,且能在较短的时间内达到稳定状态.二次衬砌拱腰位置承受的弯矩较大而轴力较小,处于大偏压状态.采用双层初期支护工法能够显著降低截面内力,提高截面的安全系数.高地应力陡倾软岩隧道围岩的损伤主要集中在拱腰位置,当采用双层初期支护工法时,围岩内部损伤的最大值和损伤分布区域面积分别降低了47.1％和26.7％,有利于发挥围岩的自承能力,降低围岩的蠕变特性.

摘要： 在地应力测试和岩石力学参数试验的基础上,首先采用单指标评价法,如:岩石脆性系数法、能量冲击性指数法、岩石弹性能量指数法等,对阿舍勒铜矿深部岩体的岩爆倾向性和烈度大小进行了预测,发现采用不同的岩爆倾向评价方法,其结果会存在一定的离散性.基于单指标评价结果,采用模糊数学评判法,建立数学模型,对阿舍勒铜矿深部围岩体岩爆倾向性进行了综合分析计算,评判结果表明:凝灰岩、铜硫矿、黄铁矿三种岩性岩爆倾向性分别为弱岩爆倾向、中等岩爆倾向、中等岩爆倾向,评判结论与现场实际情况吻合,表明使用模糊数学综合评判法预测岩爆倾向性可靠有效.

摘要： 本文研究了深部岩体在因开挖和爆破动力扰动下变形不稳定运动的特征能量因子问题.以众所周知岩体等级构造事实,首次提出并给出深部岩体在弱扰动下的等效平均动能表征,采用变分原理导出了深部岩体变形运动不稳定性的特征能量因子,阐明了该特征因子与深部岩体变形破坏的能量等级序列关系.作者们认为,基于等效平均动能原理的特征能量因子能够密切深部岩体特征科学现象之间本质的联系,为深部岩体非线性力学与统计物理力学、爆炸力学、地球物理学领域相关研究提供新途径.

摘要： 本文采用ANSYS数值模拟模型计算分析动静载荷联合作用下深部岩体在X方向传播速率变化情况，对比分析在仅有静力作用下深部岩体受力情况和在静力及爆炸荷载共同作用下的受力情况，通过对比分析了不同条件作用下X方向速率变化情况，得出了深部岩体在动静载荷联合作用时X方向传播速率反应剧烈，迅速增大，最大速率幅度低于仅有动力作用，但高于仅有静力作用;三种情况下速率曲线最后均逐渐趋于零。

摘要： 地应力的存在对深部岩体爆破开挖损伤区的范围具有较大影响，通过对锦屏二级引水隧洞爆破开挖损伤区的检测和分析，比较了爆炸荷载所造成的损伤和地应力重分布所造成的损伤。研究结果表明，随着地应力水平的提高，地应力重分布造成的围岩损伤区深度有可能大于爆炸荷我所引起的损伤区深度。可以通过考虑地应力的爆破设计及优化钻孔布置和起爆网络来控制地应力的高速卸载效应两种方式来达到改善爆破效果，减小爆破开挖造成的岩体损伤的目的。

摘要： 某海管隧道穿越地质条件以熔结凝灰岩及花岗闪长岩为主,受次级构造断裂影响,岩体受挤压破碎,形成层间破碎带及岩性接触软弱带等,海域段基岩出露少,且覆盖层较厚,难以反映深部岩体结构面特征.利用超声波成像技术对海域段钻孔进行测试,统计了结构面的特征参数,对深部岩体进行初步定量化分析,对地表露头和岩芯进行校验补充,为海管隧道设计及施工提供有价值的基础数据,进一步优化工程勘察成果的质量.

摘要： 岩体地球化学研究可为解读矿床形成提供重要信息,这已成为当今探讨成矿物质来源、成矿环境、成矿条件的有效方法,也对揭示矿床的形成过程、成矿的动力学机制以及地球动力学背景起到了关键作用.运用岩体地球化学研究思路对广西大厂矿区大规模成矿的构造环境及动力学背景进行研究.岩体稀土元素球粒陨石标准化处理结果显示，均为较微弱的“右倾模式”，且各类岩体分布型式具有较好的一致性，所有岩体均显示出不同程度的铕负异常，其中，闪长岩体的铕负异常尤为突出，而花岗岩、花岗斑岩和闪长玢岩所表现出的铕负异常程度接近相似。

摘要： 深部工程地质力学模型试验研究可以在实验室条件下再现工程中深部岩体在多场耦合条件下和开挖卸荷作用下的变形机理、灾变的演化规律,由于岩体中地应力大小与梯度、动载荷、渗水压力、温度、不连续构造等主要因素能在试验中进行独立控制,因此在实验室试验中可探究不同地质构造、外部载荷对洞室围岩稳定的影响,掌握深部工程的整体受力特征和变化过程,具有省时、省力、试验结果直观等优点.本文在概述深部岩体赋存力学状态物理模拟试验技术发展的基础上,比较分析了深部岩体物理模型试验、数值方法和现场试验的技术特点,对于目前的深部岩体赋存力学状态物理模拟技术和模型试验中的相似理论进行了综述,并从理论和应用两方面总结和分析了当前模型试验的类型、加载技术、岩体构造模拟技术特点和存在问题,提出了组合加载、3D打印岩体构造的建议.

摘要： 岩体是流变体,在高地应力的长时间作用下其内部非均匀应力随着时间自我松弛,逐渐趋向于静水压力状态.在这样的状态下,虽然其体积仍维持弹性,但丧失了进一步抵抗剪切变形的能力,处于流动的状态,其能量储存具有体积的特征.本文采用平面压缩模型,研究岩石在不同应力水平长期作用下的变形性状及能量分配关系,给出在快速卸荷条件下发生自持续动力断裂破坏条件,以期揭示深部岩体初始地应力水平(能量在体变及形变上的分配关系)对卸荷条件下岩体运动过程中表现的惯性、黏性及弹塑性变形的影响规律,为建立深部岩体加卸荷本构关系打下基础.

摘要： 应用自主开发的岩石破坏过程渗流与应力耦合分析软件F-RFPA2D，通过对高应力节理岩体中巷道的失稳破坏过程所进行的数值模拟分析，研究了深部断续节理岩体中地应力及渗流对巷道稳定性的影响。模拟结果不但直观形象地给出了巷道的渗流场、应力场、破坏区分布，而且得到了巷道周边关键部位的位移变化情况，并与无地下水的稳定性进行了比较。结果表明，岩体中断续节理与地应力及渗流相互作用，对巷道失稳的演化起了重要作用，如巷道与节理的相对方位决定了巷道坍塌的方向；岩桥对巷道的稳定起了重要的作用；虽然渗流应力加速了巷道的失稳破坏，但没有改变高地应力对巷道的主要破坏模式。该研究对于进一步理解深部岩体中节理、地应力及渗流对巷道稳定性的影响进而采取有效的加固措施具有重要的理论和实践意义．

摘要： 为探讨洞室围岩的破坏过程和机制,进行拉断裂和远场断裂破坏、V型坑破坏及分区破裂化3种破坏形式的试验研究.试验中采用平面和空间加载方式对预制洞室模型进行加载,通过白光散斑数字相关方法和声发射对模型洞室围岩的破坏过程进行监测,进而对3种破坏形式的形成机制进行分析.拉断裂和远场断裂破坏试验表明:远场断裂产生的力学机制主要是以拉应变集中,即拉断裂为主,拉压联合作用的结果;V型坑破坏试验表明:洞室围岩从局部破坏发展形成V型断裂区,后续断裂从V型断裂区尖端形成,向洞室围岩深部扩展;分区破裂化试验表明:洞室围岩深部的环向断裂是从洞室边界的局部破坏区尖端开始,向洞室围岩深部扩展,并在洞室边界与围岩深部环向断裂之间形成完整的没有破坏的区域.

摘要： 为探讨洞室围岩的破坏过程和机制,进行拉断裂和远场断裂破坏、V型坑破坏及分区破裂化3种破坏形式的试验研究.试验中采用平面和空间加载方式对预制洞室模型进行加载,通过白光散斑数字相关方法和声发射对模型洞室围岩的破坏过程进行监测,进而对3种破坏形式的形成机制进行分析.拉断裂和远场断裂破坏试验表明:远场断裂产生的力学机制主要是以拉应变集中,即拉断裂为主,拉压联合作用的结果;V型坑破坏试验表明:洞室围岩从局部破坏发展形成V型断裂区,后续断裂从V型断裂区尖端形成,向洞室围岩深部扩展;分区破裂化试验表明:洞室围岩深部的环向断裂是从洞室边界的局部破坏区尖端开始,向洞室围岩深部扩展,并在洞室边界与围岩深部环向断裂之间形成完整的没有破坏的区域.

摘要： 本发明属于花岗岩型铀矿床重力数据处理领域，具体涉及一种能够快速、有效、真实地圈定隐伏花岗岩岩体深部边界的圈定隐伏花岗岩岩体深部边界的方法；包括以下步骤：步骤一、在预测区开展RTK测量，获得测点精确经纬度坐标和高程数据；步骤二、根据实际情况需要，选择1:5万～1:20万比例尺在预测区布置测网，并在区内开展高精度重力测量，获得重力数据；骤三、采集预测区花岗岩岩体与外围岩石标本，用天秤对其进行密度测量，统计得到每一类岩体或地层岩石的平均密度参数；步骤四、对重力数据进行高程校正、布格重力异常改正和纬度改正，得到测点重力异常△g值；步骤五、对步骤四所得到的重力异常△g值进行扩边处理。

摘要： 本发明公开了一种深部岩体岩爆动力灾害的模拟装置及测试方法，可以模拟深部岩体岩爆状态，获取更加准确的数据，减少动力灾害发生。本实施例的模拟装置，包括前加载器、后加载器、左加载器、右加载器、上加载器和下加载器，前加载器位于岩石模拟试样的前侧，后加载器位于岩石模拟试样的后侧，左加载器位于岩石模拟试样的左侧，右加载器位于岩石模拟试样的右侧，上加载器位于岩石模拟试样的上方，下加载器位于岩石模拟试样的下方。

摘要： 本发明公开了一种基于诱发振动的深部岩体岩爆烈度评价方法，将地震烈度定量评价方法引入岩爆烈度评价领域，步骤如下：设置爆破振动传感器，采集信号并转换成电信号，经信号放大器放大后经无线电信号转发器转发给远端信号分析处理系统；信号分析处理系统对收到的信号进行成分识别分离进而得到卸荷诱发振动信号；对分离出的波形信号进行能量计算；分析振动能量与岩爆烈度之间的对应关系，对岩爆烈度进行评价。本发明利用爆破振动监测设备，通过信号分析来实现对深部岩体岩爆的烈度进行预测，可以最大限度的使作业工人远离危险区域，且简便实用，人力物力耗费小，施工干扰小，灵活方便，对不同的工程适应性强。

摘要： 本发明公开了一种深部岩体岩爆动力灾害的模拟装置及测试方法，可以模拟深部岩体岩爆状态，获取更加准确的数据，减少动力灾害发生。本实施例的模拟装置，包括前加载器、后加载器、左加载器、右加载器、上加载器和下加载器，前加载器位于岩石模拟试样的前侧，后加载器位于岩石模拟试样的后侧，左加载器位于岩石模拟试样的左侧，右加载器位于岩石模拟试样的右侧，上加载器位于岩石模拟试样的上方，下加载器位于岩石模拟试样的下方。

摘要： 本发明公开了一种基于诱发振动的深部岩体岩爆烈度评价方法，将地震烈度定量评价方法引入岩爆烈度评价领域，步骤如下：设置爆破振动传感器，采集信号并转换成电信号，经信号放大器放大后经无线电信号转发器转发给远端信号分析处理系统；信号分析处理系统对收到的信号进行成分识别分离进而得到卸荷诱发振动信号；对分离出的波形信号进行能量计算；分析振动能量与岩爆烈度之间的对应关系，对岩爆烈度进行评价。本发明利用爆破振动监测设备，通过信号分析来实现对深部岩体岩爆的烈度进行预测，可以最大限度的使作业工人远离危险区域，且简便实用，人力物力耗费小，施工干扰小，灵活方便，对不同的工程适应性强。

摘要： 一种基于爆破振动监测的深部岩体岩爆预测预警方法，包含如下步骤：⑴设置爆破振动传感器；⑵采集信号并转换成电信号记录；⑶电信号经信号放大器放大，继而经无线电信号转发器转发给远端信号分析处理系统；⑷将接收到的信号传递给计算机的振动信号识别过滤系统，对振动波形进行频谱分析识别分离；⑸对分离出的波形信号进行特征参数的提取，进行灾害预测或评价。其优点在于：利用爆破振动监测的设备，通过信号分析来实现对深部岩体岩爆的进行预测和预警，简便实用，不需要巨大的人力和物力投入，且不干扰现场施工，灵活方便，对不同的工程适应性强。

摘要： 本发明提供了一种深部岩体动力性能试验系统及方法，属于深部岩体试验装置领域。该系统包括试验主体框架、组合式限位装置、复合动静加载模块、高精度监测模块、智能加载控制模块和数据存储模块。试验主体框架用于安装复合动静加载模块、放置组合式限位装置及提供约束反力。组合式限位装置用于装夹试验对象。复合动静加载模块中的任一动静式气液复合缸能够模拟不同的动力灾害以对试验对象进行加载和快速卸载。高精度监测模块用于监测试验过程数据。智能加载控制模块控制加载方式。数据存储模块用于对数据进行存储与处理。本发明的系统能够根据现场工程地质条件，在试验室中模拟不同工况下复合动力灾害发生的情形。

摘要： 本发明公开了一种用于深部岩体开挖安全支护装置，属于土木工程领域，包括防护外壳体，防护外壳体位于施工前进方向的前端环绕设置有若干个支撑臂，支撑臂的一端与防护外壳体的内侧壁铰接，防护外壳体内部位于支撑臂根部位置设置有限位块，以限制支撑臂往防护外壳体内部弯折；支撑臂上设置有若干个小型注浆管，在施工时，若干支撑臂超外侧展开形成锥形，小型注浆管前端插入岩体内，小型注浆管后端与支撑臂固定连接。采用支撑臂与若干小型注浆管固定在一起，使得在对岩体施工时若岩体突然爆裂，则可以推动支撑臂往限位块方向弯折，可以有效挡住岩体进入防护外壳体中，有效保证防护外壳体内部人员安全。

摘要： 本发明涉及一种深部岩体键基近场动力学临界伸长率确定方法及系统，该方法为基于IA‑BP算法对试件临界伸长率的确定方法；利用分离式霍普金森压杆对所述试件进行动态断裂试验，得到N组训练样本；将步骤S11中得到的训练样本划分成训练集和测试集；设定BP神经网络参数、免疫参数；利用免疫算法优化BP神经网络对训练样本进行训练；利用训练好的BP神经网络模型来反演动态断裂韧度；利用动态断裂韧度计算键基近场动力学的临界伸长率；近场动力学理论模拟裂纹扩展。本发明利用智能算法对训练样本进行训练，然后根据实际情况利用智能算法实现对动态断裂韧度的反演进而确定临界伸长率，提高近场动力学的计算精度。

摘要： 本发明公开了模拟深部岩体应力方向性的锚固界面性能试验装置及方法，涉及地下工程施工技术领域，包括试验主体，试验主体中心设置试验区，试验区周向间隔布置多个贯穿试验主体的加压仓，加压仓与试验区的接触面设有柔性层，加压仓内设置加压装置，以调节接触面作用于试验区的压力。本发明能够通过各加压仓施加压力的大小不同，更加真实地模拟深部岩体具有明确方向性的初始应力环境。