《岩体脆性破坏前兆信息识别与灾害控制关键技术》

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该项目属于水利水电、交通、矿山等地下工程领域。

中国“一带一路”、西部大开发战略和深地资源开发的实施,出现了大量长大隧洞(道)、特大型地下硐室群和深部巷道,这些地下工程具有规模大、地质条件复杂、地质构造活动强烈等突出特点。大规模塌方、岩爆、冲击地压和大变形灾害的频发给地下工程的安全造成了严重威胁。项目组自2010年以来,在国家科技部973项目课题、十二五支撑计划课题、国家自然科学基金优秀青年科学基金及十余项重大工程等项目的资助下,通过室内试验、理论研究、数值仿真、现场测试与反馈分析等手段,研发了岩体脆性破坏多尺度前兆信息测试技术与装置,建立了岩体脆性破裂与灾变全过程的信息识别、评价与数值分析系统,提出了基于多因素不确定性下的岩体工程时空灾变控制技术。创新成果如下:

(1)建立了脆性岩石变形破坏多尺度一体化测试系统平台,研发了围岩三维扰动应力分布测试方法和装置,提出了融合声发射、数字图像和变形开裂的脆性岩体破坏前兆信息识别方法,突破了岩体脆性破坏多尺度前兆信息测试与识别的技术“瓶颈”。

(2)研发了自震式微震监测技术与装备,提升了脆性岩体构造和破坏区的探测定位精度,创建了基于雪崩动力学理论的脆性岩体灾变预测新模型,提出了融合概率配点法和细胞自动机的岩体脆性破坏全过程数值分析方法,提升了地下岩石工程灾变过程的模拟与预测技术。

(3)提出了基于位移和松弛深度联合的岩体参数概率反分析方法,建立了脆性岩石工程支护的可靠性优化设计技术,提出了围岩超前预裂孔与结构体多级应力灾变协调控制技术,发展了多因素不确定性下脆性岩体工程灾变控制技术。

项目研究成果应用于白鹤滩水电站大规模导流洞、湖北汉十高铁沿线隧道工程、郑万高铁襄阳段保康隧道、大安山煤矿、红透山铜矿等十余个工程的稳定性分析、灾害评价与控制,发表论文115篇,其中SCI论文45篇,EI等核心期刊论文70篇,SCI他引356次,形成国家标准1项、国际建议方法2项,受理行业团体规范1项,企业施工工法1项,授权国家发明专利33项,软件著作权8项,出版专著2部,研究成果促进了岩土力学等学科的发展,有力推动了行业科技进步,取得了显著的经济效益和社会效益。

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