深部断续裂隙岩石强度特性及其变形破坏机理研究

结题报告

项目介绍

AI项目解读

基本信息

批准号：
51179189
项目类别：
面上项目
资助金额：
59.0万
负责人：
杨圣奇
依托单位：
中国矿业大学
学科分类：
E0905.水工岩土工程
结题年份：
2015
批准年份：
2011
项目状态：
已结题
起止时间：
2012-01-01 至2015-12-31

项目参与者：
贺永年；崔振东；牛双建；宗义江；孟波；程龙；
关键词：
强度特性裂纹扩展试验研究变形破坏断续裂隙

项目摘要

随着开采深度的逐渐增加，断续结构岩体所表现出来的环境状态日趋复杂，从而使得高应力、高地温、高水压等引起的突发性工程灾害显著增加，因而研究深部断续裂隙岩石强度特性及其变形破坏机理，对于确保深部地下工程围岩稳定与安全具有重要的实践价值。本项目拟以深部地下工程围岩稳定与安全为研究目标，采用岩石力学伺服试验机、岩石声发射测试仪、数字照相量测仪等先进测试系统，对复杂环境下深部断续裂隙岩石进行宏微观试验，探索岩石微结构、裂隙分布对岩石强度和变形参数以及裂纹扩展特征的影响，明确高围压、高水压以及复杂路径下深部断续节理裂隙岩石变形特征，获取深部断续节理裂隙岩石强度衰减演化特征和破裂机理，提出描述复杂赋存环境下深部断续裂隙岩石强度准则，开展深部断续裂隙岩石强度和变形破坏特性数值模拟研究，预测复杂环境下深部地下工程的稳定与安全性。研究结果可为复杂赋存环境状态下深部地下工程围岩稳定与安全提供技术支持和指导依据。

结项摘要

随着开采深度的逐渐增加，断续结构岩体所表现出来的环境状态日趋复杂，从而使得高应力、高地温、高水压等引起的突发性工程灾害显著增加，因而研究深部断续裂隙岩石强度特性及其变形破坏机理，对于确保深部地下工程围岩稳定与安全具有重要的实践价值。.本项目以深部地下工程围岩稳定与安全为研究目标，采用岩石力学伺服试验机、岩石声发射测试仪、数字照相量测仪等先进测试系统，首先，对断续预制裂隙岩石进行了试验研究，探索了岩石微结构、裂隙分布对岩石强度和变形参数以及裂纹演化特征的影响，分析了高温作用影响断续裂隙岩石强度与刚度的机理。然后，开展了完整砂岩三轴压缩试验研究，分析了围压对完整砂岩强度及其变形特性的影响，探讨了完整砂岩三轴强度、裂纹损伤阈值与围压的关系，采用X-ray微米CT技术探索了不同围压下完整砂岩破裂后内部损伤程度及其破坏机理。其次，利用自行设计的加载路径，对砂质泥岩试样进行了常规三轴压缩试验，得到了不同围压下损伤泥岩试样的三轴压缩强度和裂纹损伤阈值，建立了深部砂质泥岩试样强度衰减演化模型；分析了围压对断续裂隙大理岩扩容特性的影响规律；利用颗粒流模拟技术，揭示了断续裂隙岩石在不同围压作用下裂纹扩展的细观力学响应机制。最后，研究了水压对含不同单裂隙分布的脆性岩石强度和变形破坏特性的影响规律，分析了水压作用下断续单裂隙岩石的裂纹扩展特征；对复杂加载路径下红砂岩强度、变形破坏以及空间声发射特性进行了试验研究，探讨了围压及加载路径对红砂岩强度及其变形破坏特征的影响，比较分析了单级和多级三轴压缩加载下红砂岩强度与变形破坏特性。 .研究结果为复杂赋存环境状态下深部地下工程围岩稳定与安全提供了技术支持和指导依据。该项研究结果在Springer出版社出版英文专著１部，发表SCI论文9篇，EI论文11篇，培养博士后与研究生3名。