水工高陡巖質邊坡微震損傷效應及其失穩(wěn)機理研究

本項目以西南地區(qū)大型水電工程巖質邊坡為研究背景，基于“巖質邊坡細觀巖體微破裂聚積和演化漸進發(fā)展是邊坡宏觀失穩(wěn)前兆”的學術思想，將巖質邊坡微震活動監(jiān)測與應力場數(shù)值分析相結合，通過應力場的演化來解讀邊坡巖體漸進破裂誘發(fā)失穩(wěn)過程中的微震活動性規(guī)律，建立了考慮微震效應的三維彈性損傷演化本構模型，以巖石介質變形過程中的微破裂積累造成的力學性質弱化來反映巖石宏觀變形非線性的本質特征，探討工程擾動作用下水電高陡巖質邊坡微破裂萌生、發(fā)育、演化、繁衍及相互作用對其宏觀結構破壞過程中微震活動性的影響，包括邊坡巖體破裂過程中的微震時空分布規(guī)律及其失穩(wěn)的前兆模式，揭示了巖質邊坡微震活動性、背景應力場演化與工程擾動之間的聯(lián)系，提出一套適用于西南地區(qū)工程擾動作用下水工高陡巖質邊坡穩(wěn)定性評價機制與災害預警設計方法。項目研究成果成功推廣應用到金沙江白鶴灘水電站左岸邊坡穩(wěn)定性評價和大渡河猴子巖水電站地下洞室群圍巖穩(wěn)定性分析中，促進了西南地區(qū)水利水電工程技術的創(chuàng)新和發(fā)展，取得了一定的社會效應和經(jīng)濟效益。 項目的研究成果最終形成的研究論文被SCI收錄5篇，EI收錄10篇；獲得中國巖石力學與工程學會科技進步一等獎1次，四川省科技進步三等獎1次；參加國際、國內學術會議12次，培養(yǎng)博士生2人，碩士生1人。超額完成項目的預期目標。 2100433B

隨著我國西電東送、南水北調等大型能源工程的不斷開發(fā)建設，開挖擾動作用下的高陡巖質邊坡穩(wěn)定性問題將日益突出。本課題以正在施工中的四川省大渡河大崗山水電站右岸邊坡為研究背景，該邊坡自然高度在600 m以上，開挖坡高達400 m之巨，通過對開挖擾動下巖質邊坡的現(xiàn)場微震監(jiān)測、理論分析以及數(shù)值模擬試驗等手段，深入研究高陡巖質邊坡在開挖、固結灌漿、加固措施和大壩蓄水及庫水位驟升驟降等作用下其內部巖石微破裂萌生、發(fā)育、擴展、貫通與相互作用誘致邊坡宏觀的可能失穩(wěn)破壞模式與機理，以及特殊的處理措施；提出一套適用于西部水電站開挖擾動作用下高陡巖質邊坡穩(wěn)定性評價機制與災害預警設計方法，對于西部大型水電樞紐工程的高邊坡安全運營具有重要的理論意義和工程應用價值。

本項目通過對山區(qū)地表移動觀測資料及滑坡調查資料的分析，結合遙感影響像資料數(shù)據(jù)，研究山區(qū)高陡邊坡滑坡（或崩塌）的地形特征參數(shù)，即坡高、坡長、坡度、坡向、采區(qū)地表及覆巖性質及結構特征。根據(jù)礦區(qū)井上下對照圖分析采動程度、開采深度、開采厚度、工作面尺寸與坡體的相對位置，以及推進方向等采礦地質因素與山區(qū)高陡邊坡變形的關系，確定引起高陡邊坡失穩(wěn)的相應地質采礦參數(shù)的臨界值，即引起采動坡體滑坡或崩塌的條件，從而建立高陡邊坡滑坡（崩塌）與開采深度、開采厚度、采區(qū)工作面尺寸、工作面推進方向、采動程度、覆巖性質、山區(qū)地形地貌特征、地表巖（土）層結構與特性的關系模型，即高陡邊坡失穩(wěn)的判別模型。本項目的研究對山區(qū)礦區(qū)生態(tài)環(huán)境治理、地質災害防護和礦井安全生產(chǎn)具有重要意義。

《工程巖體微震機制及其應用》結合工程實際，全面分析和論述工程巖體微震機制、信號規(guī)律、頻譜特征、微震監(jiān)測實施與洞室圍巖穩(wěn)定性評價方法。全書共8章，分別介紹了微震機制的研究意義、現(xiàn)狀和趨勢，巖體損傷與震動規(guī)律、巖石聲發(fā)射釋放與信號分析、微震波場特征與震源反演、微震監(jiān)測工程實施與微震活動規(guī)律，以及地下工程微震監(jiān)測的安全評價技術研究。

《工程巖體微震機制及其應用》可供水電、礦山、隧道、巖土、石油、地質等相關工程領域的廣大科技人員、工程技術人員和大專院校師生參考。