基于多层次动力学指标的危岩体识别方法

边坡岩块体从稳定状态变为不稳定状态的过程中,其动力学指标会发生显著变化,因此,引入合适的动力学指标是实现危岩体精准识别的关键。引入时域、频域以及能量等6种动力学指标,采用PSO-SVM算法开展危岩体识别方法实验与工程应用研究。实验结果表明,相比较于时域动力学指标与时频域双动力学指标的危岩体识别模型,基于多层次动力学指标的危岩体识别模型的预测效果最好,其均方误差MSE=0.004 772,相关系数平方R²=0.984 865。因此,应用时域、频域与能量的多层次动力学指标的危岩体识别方法,可实现危岩体的准确定量分析。数据分析得出,6种动力学指标的识别敏感性重要性排序依次为均方频率>裕度指标>第一频带相对能量>重心频率>冲击能量>脉冲指标。研究为工程现场更好开展危岩体的勘察识别工作提供相对丰富的敏感性动力学监测指标,进而有助于建立一套基于大数据分析的危岩体识别方法,从而满足高山峡谷地区崩塌灾害防灾减灾工作的现实需求。     

基于矩张量分析的特大山体破坏前兆孕震机制研究

工程岩体震源机制研究是岩体破坏灾害监测预警研究和应用的基础。针对一次特大爆破诱发的采空区上覆岩体产生特大破坏案例的前兆微震定位数据,采用矩张量理论对前兆微震源定位事件进行震源机制解反演,计算监测所得微震定位事件的矩张量并进行分解,获得纯双力偶成分M_(DC)分量;采用Feigner和Young矩张量破裂判据计算得到破坏类型判别参数R值,对前兆微震事件的岩体破裂类型进行判断,同时根据矩张量分量计算震源体积不变部分参数T和体积变化部分参数k,据此绘制并研究哈德森震源类型T-k图。分析表明,前兆微震源的破裂类型主要为剪切破坏;进一步根据矩张量分解所得纯双力偶成分M_(DC)分量,解得岩体震源处的断层参数。将震源机制解分析得到的前兆微震事件剪切破裂类型与现场山体宏观剪滑破坏相对比,其结果是基本一致的。研究表明,基于微震矩张量理论对前兆震源机制解的分析,可较为准确地判断中尺度工程岩体破裂类型,该研究可作为进一步的中尺度工程岩体破裂机制研究以及岩体工程灾害预警研究参考。     

中国锦屏地下实验室二期工程安全原位综合监测与分析

 中国锦屏地下实验室是目前世界上埋深最大的实验室。以中国锦屏地下实验室二期(CJPL–II)工程为研究对象,通过变形、开裂、弹性波、扰动应力、微震、声发射、三维激光扫描、岩体结构面遥测、爆破振动测试等原位综合监测手段,实时获取深部地下实验室开挖全过程的岩体响应及其演化特性,实现对深部岩体微观到宏观多尺度破裂、隧洞表面到岩体深部变形的综合监测。研究工程场址的地质辨识方法,给出深部复杂地质结构条件下的地质分区,结合真三轴、结构面实验和地应力测试,揭示各实验室开挖过程中不同的变形特征和破坏模式,实时捕获了深部工程灾害变形破裂的前兆信息,有效预警了岩爆和塌方工程灾害,确保了实验室施工全过程的工程安全。研究成果和基础数据为中国锦屏地下实验室安全建设运行、探讨深部岩体力学与工程科学难题均具有十分重要的意义。     

抚顺西露天矿区边坡灾害多源监测预警系统及工程应用

露天矿在我国分布广泛,受自然因素及工程扰动的影响,边坡崩塌、滑坡等地质灾害较为频发。针对露天矿区面积大、服务年限长、地质条件复杂的特点,以抚顺西露天矿区为工程背景,利用多源数据信息融合构建露天矿边坡灾害多维度协同监测与预警系统。基于采场区域位置、工程地质条件以及灾害分布特征,确定气象环境、地表、边坡以及周边重要建(构)筑物等主要监测对象,并建立反映露天矿边坡整体特征、局部特征和外部环境特征的多元监测指标体系;融合GNSS,InSAR,Li DAR和裂缝计等浅表层监测、分布式光纤深部原位监测、光纤光栅建筑物监测和边坡真实孔径雷达短临监测等手段,建立露天矿边坡灾害多维度协同监测系统,实现矿区边坡浅表、深部及周边建筑物的实时监测、周期性监测和灾害短临监测;通过对抚顺西露天矿区边坡灾害演化特征分析,将边坡位移速率作为预警指标,研究提出抚顺西露天矿区边坡灾害的预警等级和阈值;在已有地理信息的基础上,采用GIS、物联网等技术构建多参数、多维度、多时序的矿区地质灾害多源监测数据库,并开发露天矿边坡灾害可视化预警平台。实践效果表明,该系统能够快速、准确辨识矿区地质灾害隐患,大范围、高精度监测预警边坡灾...     

花岗岩破裂的声发射阶段特征及裂纹不稳定扩展状态识别

岩石内部微破裂累积演化过程中关键信息的获取和辨识可为岩石破坏失稳状态识别提供依据,对于岩体工程灾害预警防控具有重要意义.通过开展花岗岩失稳破裂的声发射试验,分析声发射能级频次分布和波形频谱变化两类指标在岩石破坏过程中表现出的阶段性特征,给出基于多元声发射指标的岩石失稳评估预警建议,并利用集成机器学习模型构建岩体塑性阶段...     

岩体破坏突水模型研究现状及突水预测预报研究发展趋势

在收集整理国内外相关资料的基础上,从岩体渗流损伤耦合方程、突水试验监测等方面总结目前岩体破坏突水模型及预测预报研究现状,认为破坏诱发渗透性演化方程和破坏引起有效应力方程的修正是建立描述破坏渗流机制的关键。通过现场实例分析及提出的数值模型的讨论,提出“采动压力和水压力扰动应力场诱发岩体破裂（微震活动性）是矿山突水前兆本质特征”这一学术思路,认为突水预测预报研究发展趋势为依托实例工程,采用渗流耦合力学理论、计算科学技术和高新微震测量技术手段,在深层次上对采动岩层破坏突水通道形成特征、突水岩层微震活动前兆信息和并行渗流耦合数值仿真结果进行综合反演,通过微震活动信息来基准标定突水模型,达到揭示岩层破断突水前兆规律及定位突水通道的目标,为建立矿山突水灾害预测预报奠定理论基础。     

深部岩体断层滞后突水多场信息监测预警研究

断层滞后突水由于其特有的隐蔽性及滞后性特征,突水灾害防治难度较大。针对王楼煤矿断层滞后突水防治工程,开展深部岩体多场信息监测预警研究。深入分析地下水来源及导水通道,在此基础上划分采动过程中断层滞后突水不同阶段,结合隔水关键层理论及物探结果,确定监测预警时间域与空间域,划分温度场、渗压场监测阈值,建立监测预警判识准则;串联传感器组合成监测单元,采用返浆工艺对钻孔分段封堵,实现传感器精确高效安装,通过煤矿安全光纤监测系统实现井上在线监测预警。监测预警结果表明,断层隔水煤柱有效控制断层内裂隙扩展,减弱了断层破碎带导水特性,依据深部岩体监测预警判识准则,工作面开采过程中预警等级为I级,可实现安全开采。研究成果对类似工程具有一定的借鉴意义。     

爆破动载作用下含放射性型岩内部损伤演化及表面氡析出率响应特征

在纵观现有关于岩体累积损伤方面研究现状和总结氡气现有工程应用领域的基础上,尝试将氡气的探测技术应用于岩石损伤力学研究领域,从而对其岩体累积损伤演化过程进行监测。基于上述研究目的,自行设计表面氡气探测含放射性型岩累积损伤试验装置,并整合系统实施试验方案,试验结果表明:氡气探测技术能有效识别受载岩体损伤趋势;采用K-means聚类算法,并定义综合损伤程度,并发现岩体爆破累积损伤演化曲线有3个明显的阶段,并呈现"倒S"形状;基于表面氡析出率实测数据,论证了岩体氡析出率与累积损伤之间是存在着一定的线性关系,进一步验证了采用氡气探测累积损伤的可行性。表明可以通过表面氡气探测技术反映受载含放射性型岩试块累积损伤,最终得出累积损伤特征与氡析出率连续变化之间的相关关系。基于相关关系,采用氡析出率预测指标K作为损伤程度新定义,为后续多角度精准预报动力灾害提供理论依据。     

基于表面倾角变化的滑坡临灾预警方法研究

监测预警是滑坡灾害预防的最有效手段之一。目前的滑坡灾害监测多采用以位移监测为主的方法成本高,专业性强,难以大面积推广使用。本文提出了基于滑体倾角变化的滑坡预警监测方法,通过滑体上倾角传感器变化规律与滑坡位移及速度等参数的对比研究发现,基于倾角变化的预警方法更加实用有效。     

动荷载作用下岩体工程安全的几个问题

爆破以及地震动荷载作用下诱发的边坡崩塌、基岩损伤、地下工程破坏是常见的工程灾害.研究动荷载作用下岩体的响应，提出稳定性分析方法和控制手段是工程界迫切需要解决的问题，也是岩石动力学研究的主要内容。简要介绍了上述研究内容中的几个相关研究课题的现状，旨在为相关的工作提供参考.