深部的概念体系及工程评价指标

随着开采深度的增加，岩爆、瓦斯突出、流变、底板突水等非线性动力学灾害现象日趋增多，严重影响了深部资源的安全高效开采。深部开采工程中产生的岩石力学问题成为目前国内外采矿及岩石力学界研究的焦点。针对深部工程所处的特殊地质力学环境，通过对深部工程岩体非线性力学特点的深入研究，建立了深部的概念体系，指出进入深部的工程岩体所属的力学系统不再是浅部工程围岩所属的线性力学系统，而是非线性力学系统，传统理论、方法与技术已经部分或绝大部分失效。以难度系数及危险指数作为深部工程围岩稳定性控制难易程度的评价指标，能够综合反映深部工程岩体的力学特性与工程特性。     

深部岩体力学研究与探索

当今世界经济的迅速发展,地球浅部矿物资源逐渐枯竭,资源开发不断走向地球深部。目前煤炭开采深度已达1 500 m,地热开采深度超过3 000 m,有色金属矿开采深度超过4 350 m,油气资源开采深度达7 500 m,深部资源开采已成为常态。但是深部资源开发中常伴随着重大灾害事故,难以有效预测与防治,一方面说明深部岩体可能存在着完全异于浅部的力学本构行为,另一方面说明目前岩石力学理论发展已滞后于人类岩土工程实践活动,难以进行有效、科学指导,亟待探索和开拓。目前人们对超深部的岩石性质和行为还缺乏了解,一些基本概念和基本理论还尚未建立。深部是什么?多深算进入深部?浅部和深部有什么本质不同?经典力学理论能否描述超深部岩体力学行为?如何揭示深部岩体开发扰动影响下那"看不见,摸不到"的黑箱力学过程?深部环境(如地震地质环境、化学环境、热力学环境和微生物环境)如何对能源开发与存储、CO2与核废料地质处置等重大工程发生在岩石中的微观过程共同产生影响等等,这些重大的、基础性岩石力学科学问题亟待人们做出回答。从煤炭开采中的岩石力学问题研究入手,对以上深部岩体力学的一些共性的概念性和基础性问题进行探讨。指出深部静水压力是深部岩体应力状态的典型基本特征。深部不是深度,而是一种力学状态。发展有别于传统岩体力学的基于应力空间路径的采动岩体力学。提出将CT技术、3D打印技术和分形重构方法及应力冻结技术相结合的深部岩体力学的可视化研究手段,再现深部岩体在开发扰动下应力变化、裂隙演化、体积破裂、塑性失稳以及微观渗流等的力学行为和过程。这些工作将为深部岩体力学研究带来方法上的进步。     

深部岩体的构造和变形与破坏问题

随着经济建设与国防建设的有断发展，地下空间开发不断走向深部，如逾千米乃至数千米的矿山（如金川镍矿和南非金矿等）、水电工程埋深逾千米的引水隧道、核废料的深层地质处置、深地下防护工程（如700m防护岩层下的北美防空司令部）等。伴随着深部岩体工程响应发生了一系列新的特征科学现象，这些特征科学现象与浅部岩体工程响应相比具有迥异的特点，而且用传统的连续介质力学理论无法圆满地进行解释，从而引起了国际上岩石力学工程领域专家学者的极大关注，成为近几年该领域研究的热点。根据深部岩体的构造特点、高地应力及含能和非协调变形的特点，围绕深部岩体工程响应发生的静、动力特征科学现象，提出了深部岩体的构造和变形与破坏需要研究的科学问题。     

深部岩石隐性裂纹的电化学检测机制

岩体工程进入深部以后，出现许多不同于浅部工程的力学现象，使得岩石力学进入了一个新的阶段。为了研究处于深部岩石中的微裂纹，在分析亚微观裂纹相对尺寸和稳定状态的基础上，从静态和动态变化两个角度把亚微观裂纹分为隐性裂纹和显性裂纹，根据深部岩体工程的力学环境，从分子力学和断裂力学角度分析岩石微裂纹的成核扩展微观机制。运用电化学的基本原理，分析岩石微裂纹和其间溶液的界面性质，以及其组成的双电层结构的电化学性质，研究岩石微裂纹扩展引起该体系双电层电容和宏观阻抗的变化规律，并以泥岩为例研究岩石的交流阻抗谱特征参数和裂纹成核扩展的关系。结果表明：利用电化学手段可以检测岩石微裂纹的成核扩展，为进一步研究岩石的断裂行为提供新的检测手段。     

块系岩体动力特性理论与实验对比分析

由于深部岩体存在构造等级现象，因而使作为岩石力学分析基础的连续介质力学缺乏依据。超低摩擦实验效应则集中反映块系岩体动力特性的机制，对超低摩擦实验现象的解释与验证非常重要。首先通过对超低摩擦实验现象的描述及数据的整理归纳出规律，然后建立块系岩体动力模型并进行理论分析及数值计算来验证超低摩擦效应，揭示出产生这一效应的根本原因在于法向力的重分布以及动摩擦因数的变化，而且实验现象与数值计算在趋势上是一致的。在具有构造等级的深部岩体介质的变形过程中，储能及返还性状与介质变形的摩擦因数有关。根据深部岩体的构造特点、高地应力及含能和非协调变形的特点，围绕深部岩体工程响应发生的静、动力特征，提出深部岩体的构造、变形与破坏需要研究的科学问题。     

温度作用下岩石力学行为研究的现状

近些年来,国内外学者大量研究了温度对岩石力学行为的影响。论文对温度作用下岩石物理特性、力学特性、损伤以及本构理论的研究现状进行了归纳总结。研究温度对岩石力学行为的影响对核废料存储、深部岩体工程以及地下资源的开发与利用等重大工程具有十分重要的现实意义。     

不向工程条件下的岩体力学参数确定方法

在丘陵地区及岩石埋藏不深的地区，建筑物基础常常直接设置于岩体上。而地下工程如地下洞室、矿业工程都直接与岩体接触。深部地下岩体作为隔离核废料的第二屏障，必须掌握地下岩体在多场耦合下的力学特性。对于起不同作用的工程岩体，在确定其力学参数时要采用不同的方法。该文通过对几种典型岩体工程进行力学特性分析，阐述了不同工程情况下确定岩体力学参数的方法。对岩土工程师针对不同工程应如何进行工作具有借鉴意义。     

水工岩石力学研究的基本思路

综合多年来岩石力学在大量大中型水利水电工程中的研究和应用实践，提出一些在开展水工岩石力学研究时应当掌握的基本思路，包括水利水电工程中岩石力学研究的特点、任务，认识岩体、利用岩体和加固岩体3个组成部分，和它们之间的关系。概述了水工岩石力学中有关岩石工程中的不确定性及对策、岩石力学研究的阶段性问题、水工岩石力学研究的主要内容、水工岩石力学中的三大工程问题、岩石力学研究与地质及设计相互关系问题、工程岩体的性状监测以及岩石力学中有关环境保护和维护生态平衡等方面的观点和看法。     

深井围岩破坏机理与稳定性分析

针对深部工程岩体在开采过程所表现出的非线性和动态演化力学行为,从岩石局部化变形机理和分岔行为角度出发,对深部工程岩体在开挖卸荷环境下的破坏机理进行初步探讨,有效的解释了深部工程岩体非线性力学破坏现象.并利用能量方法对深井围岩失稳机理进行了分析,为定性和定量地分析深井围岩系统的稳定性提供理论依据.     

杨更社、张长庆著《岩体损伤及检测》1998年陕西科技出版社出版

岩体的损伤特性是工程岩体的重要力学特性之一 ,并与岩体工程的稳定性密切相关。在初始地应力和工程开挖应力场作用下 ,对众多随机损伤裂纹的积累、扩展和演化 ,应用损伤力学理论和方法进行研究 ,是近年来岩石力学与工程界关注的热点。国内外曾有过这方面的研究报道。但涉及岩体损伤及检测方面的研究还较少 ,关于岩体损伤检测方面的专著更不多见。杨更社、张长庆著《岩体损伤及检测》是一部全面系统论著岩体损伤检测识别方法的著作。杨更社在攻读博士学位及从事博士后研究期间 ,一直从事岩体损伤力学及检测识别方面的研究。本书是他及其合作…