隧洞围岩损伤演化与时效破坏过程的模拟分析

依据对岩石长期强度的认识,基于环境因素影响下岩石强度、弹模等物理力学性质随时间劣化及其内部细观损伤积累等观点,应用RFPA数值模拟方法,模拟了隧洞围岩的时效破坏过程,并与相应的物理模型试验结果进行了对比。隧洞数值模拟试验得到了拱顶、拱底以及两侧帮的时效变形特征曲线,与实际物模试验结果表现出了较好的一致性,并且发现隧洞围岩宏观破坏是细观损伤实时演化及逐步积累的最终表现。进一步模拟分析了侧压系数对隧洞时效变形破坏特性的影响,模拟结果显示,随着侧压系数的增大,隧洞左右边墙间的闭合位移逐渐增大,而隧洞拱顶拱底间的收敛位移随侧压系数的增大逐渐减小,并对隧洞围岩的局部的细观损伤演化过程及宏观时效破坏模式做出了清晰的解释。     

岩石破坏过程中渗流-损伤关系的认识——兼对唐红侠博士提问的答复

作者发表于《岩石力学与工程学报》2004年第5期上的一篇文章“非均质岩石破裂过程渗透率演化规律研究”，引起了河海大学唐红侠博士的兴趣和质疑。唐红侠博士在关于“非均质岩石破裂过程渗透率演化规律研究”的探讨一文中，     

非均匀性对岩石水压致裂过程的影响

使用岩石破裂失稳的渗流应力耦合系统研究带有圆孔的圆形岩石试件水压作用下的开裂、扩展和失稳过程。结果表明,岩石的非均质性导致破裂的初始压力和失稳压力明显不同,水压破裂路径不规则发展。     

岩土破裂过程分析RFPA离心加载法

将离心加载算法引入到岩石破裂过程分析RFPA系统中,形成了RFPA离心加载法(RFPA-Centrifuge)。RFPA-Centrifuge的应力分析采用有限元基本算法,满足静力平衡、应变相容及岩土体的非线性应力–应变关系;秉承了RFPA系统的破坏分析功能,并且同样考虑材料细观非均匀的影响,对边坡等难点问题进行分析时,不需对滑动面或破坏区域做任何预先假定。通过对垂直土坡离心物理试验、倾斜的土坡、含两组平行节理岩质边坡和不同截面形状隧道的数值试验,证明该法可以直观、逼真地获得岩土结构的破坏区域或滑移破坏面,同时求得安全储备系数,分析结果与物理的试验和有限元强度折减法均比较一致。RFPA-Centrifuge不仅回避了强度折减法中有关力学参数复杂的折减规则,还克服了强度折减法难以用物理试验进行相互验证的不足,因而是一种极具前景的岩土工程稳定性分析方法。     

基于微震与数值模拟的隐伏构造活化识别方法研究北大核心

利用微震监测技术可实现对采场内岩层破断、断层/隐伏构造活化强度识别预测,而利用数值模拟技术可以实现对构造活化区应力场的反演再现,二者互为补充,可实现隐伏构造活化过程中应力扰动-应力集中-局部微破裂-应力迁移等由内因到表象的全程捕捉。基于淮河能源集团张集煤矿1612A工作面生产地质条件及所构建的微震监测系统,分析了采场内微震事件的时空分布特征,探究了微震活动与断层活化之间的关系,提出了以微震数据为基础结合数值模拟反演的隐伏构造活化识别方法。结果表明:煤层采场内的微震事件具有典型的时间阶段性和空间区域性分布特征;结合震源参数确定F_(1611A76)~F_(1611A7677)断层邻近范围存在异常区域,疑似存在该系列构造的衍生断裂;通过数值模拟2种工况下的应力变化响应能量释放规律,反演得到该区域内存在未探明的隐伏构造。通过现场槽波踏勘等物探方法得到特定范围内存在典型异常破碎区,进一步验证了微震监测与数模结合识别隐伏构造活化的可行性及准确性。     

基于微震监测的含地质异常体底板注浆加固稳定性研究

为了解决深部矿井受高地应力、高承压水压力及复杂地质构造等影响下所发生的突水灾害,注浆与微震监测相结合的方法成为了重要防治技术,被广泛应用于煤层底板加固与时效破坏评价中。针对目前微震监测分析注浆结构理论与技术支撑基础不足的问题,以淮南矿区张集煤矿1613A工作面为工程背景,构建了针对煤层底板注浆后地质异常体的微震监测系统,分析了采动过程中注浆导水通道地质体的微震响应特征,探究了底板结构体注浆堵水的加固效果。研究结果表明,工作面阶段性回采所诱发的周期来压会造成底板破坏深度增大;在注浆地质体及其围岩区域的C3Ⅱ组、C3Ⅲ组灰岩层未监测到微震事件,导水通道的多分支孔分段注浆治理效果良好;上层C3Ⅰ组灰岩并未通过隐伏断层、垂向导水构造与深层高水压灰岩发生直接水力联系,浆液有效封堵并加固了岩层基质。整个工作面回采过程中无突水风险,实现了高效安全开采。