数值试验在岩石力学实验教学中的应用

讨论了传统岩石力学课程教学存在的局限性，介绍了数值试验的基本原理和方法，利用计算机数值模拟方法实施岩石力学数值试验，自主开发研制了岩石力学破坏过程分析系统RFPA(Rock Failure Process Analysis的简称)及其教学版，对岩石力学实验进行辅助教学。该系统(教学版)已在岩石力学实验教学中进行了2—3学年的教学尝试，取得了较为明显的教学效果。     

海域软岩变形破坏的红外辐射实验研究

以龙口北皂矿海域软岩U钢支护参数为基本条件进行实验室物理模型的红外辐射探测实验.结果表明:①应力集中区、摩擦作用强以及U钢和围岩相互作用的区域,其红外辐射强度较强;而应力松弛和摩擦较弱的区域其红外辐射强度相对较弱.②相对于其它部分,破裂位置的红外辐射温升更高且变化迅速.同时发现红外辐射温度变化受海水的影响.红外辐射异常区域通常出现在应力集中区、U钢与围岩相互作用区及破裂区域.     

滞后型岩爆孕育过程的围岩时效变形

以隧洞围岩的时效变形诱发滞后型岩爆为核心,围绕隧洞围岩的时效变形特性进行声发射辅助岩石三轴蠕变实验和现场微破裂监测实践。研究隧洞围岩在蠕变过程中的微破裂前兆及其时空演化规律,根据卸荷蠕变变形损伤演化规律及蠕变率随时间的发展阶段特征,构建高应力作用下岩体蠕变损伤模型。建立微震活动信息与物理、力学参数变化之间的联系,应用大规模数值分析方法进行不同偏应力作用下隧洞围岩的流变失稳研究。结果表明:深埋岩体隧洞中,岩爆的时间、空间、强度等分布存在较明显的规律性,岩爆发生之前普遍存在一个孕育过程,并伴随着大量微破裂的产生和微震能量的释放(微震前兆),微震活动对岩爆事件普遍具有时间优先性和空间一致性,可利用其指导安全施工,从而为滞后型岩爆预测和安全施工提供新的研究思路。     

深埋隧洞岩爆微震监测预警技术

在锦屏二级水电站引水隧洞施工现场构建了隧洞可移动式微震监测系统,实现对掌子面围岩微破裂的连续监测。分析了隧洞常见震动信号的波形特征和隧洞微震监测系统定位误差及其有效性,为高效识别岩石微破裂信号和提高岩爆预警准确率提供保障。研究了锦屏二级水电站施工排水洞极强岩爆过程中的微震事件时空分布和集聚特征,岩爆发生前有明显的微震前兆,微震集聚区的事件密度持续增大和短期内事件数的快速增长可作为岩爆发生的前兆信息。