非稳态渗压诱导岩体破裂时空演化及定量表征方法研究
项目介绍
AI项目解读
基本信息
- 批准号:51774107
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:60.0万
- 负责人:
- 依托单位:
- 学科分类:E0404.矿山开采基础理论
- 结题年份:2021
- 批准年份:2017
- 项目状态:已结题
- 起止时间:2018-01-01 至2021-12-31
- 项目参与者:袁海平; 朱亚林; 胡志祥; 赵春风; 景月岭; 徐昌茂; 单生彪; 郭盼盼; 王思瑶;
- 关键词:
项目摘要
The unstable seepage pressure (USP) can induce fast propagation of rock fracture, followed by nucleation, and eventually transfixion failure of rock mass. The evolutive process and the parameters for the evolution of rock fracture are difficult to be evaluated, making it rather challenging to quantitatively predict the happening of rock water-bursting disasters. By utilizing several advanced techniques, such as three-dimensional (3D) Reconstruction, etc., this project is intended to study the characteristics of the space-time evolution of rock fracture. To achieve this objective, an experimental programme has been planned to be implemented. In the experimental programme, the transparent rock specimens incorporated with the natural fractures will be printed using a 3D printer, and the USP is going to be generated by adopting pulse stresses to motivate the flow of the tracer particles-marked fluid. The factors of rock fracture induced by the USP will be recognized and extracted. The 3D reconstruction method is going to be developed. The expanding of the rock fracture induced by the USP that is produced by the dynamic stress field is about to be numerically simulated. The quantitative correlations of the key parameters characterizing the spatial expanding of the rock fracture will be clarified. Based on the time-space evolution characteristics and the energy criterion, an analytical function for the time-space evolution parameters of the dynamic stress field, seepage pressure field, and rock fracture factors is about to be established. A strength criterion for the determination of the rock fracture caused by the USP that is produced by the dynamic stress will be proposed. The mechanisms accounting for the expanding of the USP induced rock fracture are going to be discussed respectively on macroscopic, mesoscopic, and microcosmic scales. An approach to visualizing and quantitatively characterizing the time-space evolution of the USP induced rock fracture will be finally derived. Additionally, the field testing results are going to be adopted to challenge and modify the proposed theoretical models. The modified models are expected to provide some valuable decision-making references for the prediction, evaluation, and control of the rock disasters caused by unstable seepage pressure.
非稳态渗压诱导岩体裂隙快速扩展、成核直至破坏,其断裂演变参数及过程难以厘定,造成岩体突水灾害定量化推断十分困难。本项目利用脉冲应力驱动示踪粒子流体形成非稳态渗压,进行诱导3D打印生成的透明裂隙模型断裂时空演化规律的实验研究;拟通过图像处理技术分析表面三维变形及应变、粒子流场分布及流动特性,进行非稳态渗压下岩体损伤断裂因子辨识与提取;发展数值重构方法,模拟动应力场引起非稳态渗流诱导裂隙扩展过程;基于时空演化规律和能量准则,建立动应力场、渗压场及断裂因子之间时空效应参数的解析函数,提出损伤断裂强度准则,探讨非稳态渗压诱导岩体裂隙扩展过程的宏细微观破损机理,形成时空演化过程的可视化与定量表征方法;结合现场试验,验证和优化模型,为岩体动渗灾害预测、评估与控制提供科学参考。
结项摘要
地下水丰富的地区,由于施工扰动引起的非稳态渗压诱导岩体裂隙快速扩展、成核直至破坏,其断裂演变参数及过程复杂,造成施工过程中岩体突水灾害定量化推断十分困难。本项目利用自主研发的岩溶塌陷模拟装置,实现了脉冲应力驱动示踪粒子流体形成非稳态渗压,进行断裂时空演化规律的实验研究;通过图像处理技术分析表面三维变形及应变、粒子流场分布及流动特性,进行了非稳态渗压下岩体损伤断裂因子辨识与提取;发展数值重构方法,模拟了动应力场引起非稳态渗流诱导裂隙扩展过程;基于时空演化规律和能量准则,进行了动应力场、 渗压场及断裂因子之间参数敏感性分析,提出了损伤断裂强度准则,探讨了非稳态渗压诱导岩体裂隙扩展过程的宏细微观破损机理,形成实验定量表征方法;结合合肥天鹅湖隧道和苏州环秀湖隧道进行了现场试验,结果表明方法可行,为岩体动渗灾害预测、评估与控制提供科学参考。按照研究计划完成了物理实验,理论计算,数值模型和工程应用,达到了预期研究目标。研究成果超过了研究计划书中预期目标,实际完成“论文 31 篇,其中28 篇发表在国际高水平期刊并被 SCI或EI数据库检索;申报发明专利 9项,已授权发明专利4 项,其中关于“一种基于地层弱化的岩溶塌陷模拟实验装置及方法”的授权发明专利正在评估转让;2名研究生获得国家奖学金。课题组成员参与国内、国际学术性会议 10余次,主持人作为大会特邀报告出席中科院百人论坛 1 次。课题培养 10名硕士研究生;获得湖南省自然科学奖二等奖1项,浙江省岩土力学与工程学会自然科学奖特等奖1项,安徽省交通科技进步奖5项”。
项目成果
期刊论文数量(31)
专著数量(0)
科研奖励数量(7)
会议论文数量(0)
专利数量(9)
Behavior of Fiber-Reinforced and Lime-Stabilized Clayey Soil in Triaxial Tests
纤维增强和石灰稳定粘土在三轴试验中的行为
- DOI:10.3390/app9050900
- 发表时间:2019-03-01
- 期刊:APPLIED SCIENCES-BASEL
- 影响因子:2.7
- 作者:Wang, Yixian;Guo, Panpan;Yuan, Haiping
- 通讯作者:Yuan, Haiping
基坑端头井联结隧道冻结过程应力应变分析
- DOI:--
- 发表时间:2019
- 期刊:河北工程大学学报(自然科学版)
- 影响因子:--
- 作者:汪志强;秦 榛;陈晓鹏;高 虎;汪亦显
- 通讯作者:汪亦显
Fracture behaviour of central-flawed rock plate under uniaxial compression
单轴压缩下中心缺陷岩板的断裂行为
- DOI:10.1016/j.tafmec.2020.102503
- 发表时间:2020-04-01
- 期刊:THEORETICAL AND APPLIED FRACTURE MECHANICS
- 影响因子:5.3
- 作者:Wang, Yixian;Zhang, Hui;Liu, Yan
- 通讯作者:Liu, Yan
Deformation of the Geocell Flexible Reinforced Retaining Wall under Earthquake
土工格室柔性加筋挡土墙地震作用下的变形
- DOI:10.1155/2021/8897009
- 发表时间:2021-04
- 期刊:Advances in Civil Engineering
- 影响因子:1.8
- 作者:Zhu Yalin;Tan Kun;Hong Yin;Tan Ting;Song Manrong;Wang Yixian
- 通讯作者:Wang Yixian
Analysis of fracturing characteristics of unconfined rock plate under edge-on impact loading
无侧限岩板边缘冲击破坏特性分析
- DOI:10.1080/19648189.2018.1509021
- 发表时间:2020-12-05
- 期刊:EUROPEAN JOURNAL OF ENVIRONMENTAL AND CIVIL ENGINEERING
- 影响因子:2.1
- 作者:Wang, Yixian;Lin, Hang;Liu, Yan
- 通讯作者:Liu, Yan
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其他文献
全应力–应变过程中裂隙灰岩的水–力耦合特性试验研究
- DOI:--
- 发表时间:2016
- 期刊:岩石力学与工程学报
- 影响因子:--
- 作者:汪亦显;唐劲舟;周志华;万文
- 通讯作者:万文
侧向受荷桩周土体内部位移场的模型试验研究
- DOI:--
- 发表时间:2016
- 期刊:浙江大学学报(工学版)
- 影响因子:--
- 作者:吴跃东;陈锐;冯仲文;汪亦显
- 通讯作者:汪亦显
地震作用下盾构隧道衬砌结构动力响应分析
- DOI:--
- 发表时间:2016
- 期刊:土木工程学报
- 影响因子:--
- 作者:汪亦显;单生彪
- 通讯作者:单生彪
基于应变硬(软)化模型的深埋巷道开挖对邻近巷道的影响
- DOI:--
- 发表时间:2021
- 期刊:合肥工业大学学报 (自然科学版 )
- 影响因子:--
- 作者:袁海平;吕文涛;陈承浩;汪亦显;王昱博;乐彪华
- 通讯作者:乐彪华
水对岩石亚临界裂纹扩展及门槛值的影响研究
- DOI:--
- 发表时间:--
- 期刊:岩土力学
- 影响因子:--
- 作者:黄永恒;汪亦显;万琳辉;曹平
- 通讯作者:曹平
其他文献
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