【综述】冯夏庭:岩爆孕育过程研究

2019-04-02

  岩爆是在开挖或其他外界扰动下,地下工程岩体中聚积的弹性变形势能突然释放,导致围岩爆裂、弹射的动力现象。岩爆具有很强的突发性、随机性和危害性。


  岩爆研究已经从状态研究到孕育全过程的机制、监测预警与动态调控研究,岩爆监测预警从定性发展到定量、智能化,岩爆控制从关注支护设计发展到开挖优化、应力释放优化与戏能支护优化。


  东北大学冯夏庭研究员团队联合中科院武汉岩土力学研究所、广西大学工程防灾与结构安全教育部重点实验室的科研人员以岩爆孕育过程为主线,论述了各个方面的最新进展。研究成果以《岩爆孕育过程研究》发表于《岩石力学与工程学报》2019年第3期。


  研究人员阐述了岩爆的主要类型、4个等级、TBM和钻爆法诱发的岩爆特征、不同岩性发生的岩爆的特征。分析研究岩爆孕育过程的室内岩样试验、室内物理模型试验、数值模拟、现场综合观测、现场监测等技术手段,揭示了不同类型岩爆孕育过程的机制和不同施工方法诱发不同类型岩爆的微震演化规律,讨论岩爆估计方法和基于微震信息的岩爆区域和等级的定量预警方法,给出不同施工方法诱发不同类型岩爆的动态防控技术:开挖优化设计方法、应力释放优化设计方法、吸能支护设计优化方法和动态调控方法。


不同等级岩爆防控策略和措施


深部工程岩爆孕育过程的物理模型装置


我国用于岩爆孕育过程监测的典型微震监测系统


  岩爆的孕育和发生是一个复杂的过程。已建立了一个大型岩爆案例365bet体育在线网投,包括微震波形365bet体育在线网投、岩爆案例365bet体育在线网投、微震事件时间序列365bet体育在线网投等信息。运用大数据、深度学习等人工智能手段,对岩爆365bet体育在线网投进行深度学习,建立包含微震波形的快速识别、微震波形到时准确拾取、自动定位、岩爆区域和等级自动预警等功能的全智能系统,是亟待努力的方向。


  岩爆防控已从被动变为主动,强烈岩爆和极强岩爆的防控已经从经验方法上升到开挖优化⇒应力释放优化⇒吸能支护优化的“三步走”科学方法,今后的努力方向是研究更加有效的应力释放技术、配套的吸能支护系统以及更多的工程实践。


  位于青藏高原上的川藏铁路林芝—雅安段,将建设800 km以上的深埋隧道,由于需要穿越地质缝合带、活动断裂带等特殊地质条件,地应力极高且变化大,岩爆风险会更突出且会表现与以往工程不同的特征。加强针对该地区的岩爆机制和防控研究是今后几年的重点。


  这项研究得到了国家自然科学基金创新群体项目的资金支持。


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  责任编辑:宫在芹
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男,1965年11月6日生,山西五台人,中国共产党十六大、十八大、十九大...

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