深部岩体力学基础理论与××××研究
简介:
本成果首次阐明了深部岩体3个特殊力学现象的科学本质规律,首次建立了深部岩体变形破坏多尺度多阶段分析的统一理论,突破了目前现有连续介质力学理论不能分析深部岩体渐变破坏间断问题的计算难题。其主要特色:
(1) 首次深入研究了强压缩岩体出现局部变形增量的逆转、深部围岩出现分区破裂化的科学规律,揭示了深部岩体加、卸载扰动下,岩体构造的层次特性、非连续、非均匀特性和不可逆变形行为的演化过程。弄清了深部岩体块系间产生超低摩擦规律,揭示了动载扰动下含能岩体势能转化为动能的机理。奠定了深部工程对“一高二扰动”响应的岩石力学理论基础。
(2) 首次系统建立了深部工程开挖诱发岩爆、大变形和分区破裂等灾变统一的非线性力学理论。以非欧几何模型、断裂力学与损伤力学为基础,弄清了深部岩体开挖卸荷能量聚集、传递与释放规律,揭示了围岩破坏峰后曲线下降段的脆性、断裂韧度是决定产生分区破裂化或发生岩爆的关键机理。
(3) 根据分区破裂化形成的时空序列与围岩稳定之间的相互关系,在采用计算分析岩爆和微震监测的“定量预测预报”技术的基础上,提出了控制开挖速度、分区分步开挖、长短锚杆锚索适时支护和破裂区适时注浆等防控分区破裂技术、防控岩爆的预爆吸能开挖技术、围岩 “等阻耗散”柔性支护技术,解决了防控岩爆和围岩稳定等施工灾变控制难题。
社会评价及获奖情况
俄罗斯科学院院士、俄罗斯科学院西伯利亚分院矿业研究所所长、《Journal of Mining Science》期刊主编В.Н.奥帕林的评价为:是在理解和模拟深部隧道围岩分区破裂化现象方面的一大进展,是在分区破裂化现象的时间演化的第一个成功的理论研究,该研究成果获2011年国家科技进步一等奖。