【摘 要】
：
向地球深部进军是我国重要的国家战略,在建或即将建设一大批重点深埋隧洞工程。准确的深部岩体完整性及破裂区评价、深部岩体破裂区演化规律及分区破裂机制的研究是深部工程建设和理论发展的重要需求。本文开展了深部硬岩隧洞完整性和破裂区的萌生与发育的原位观测试验,发现了破裂区内裂隙分布特征与围岩完整性和岩体强度的关系,建立了基于钻孔摄像测试结果的岩体完整性评价方法（RMIBT）,实现了深埋硬岩隧洞围岩完整性动态
【基金项目】
：
国家自然科学基金项目（No.51621006;No.413200104005）；
论文部分内容阅读
向地球深部进军是我国重要的国家战略,在建或即将建设一大批重点深埋隧洞工程。准确的深部岩体完整性及破裂区评价、深部岩体破裂区演化规律及分区破裂机制的研究是深部工程建设和理论发展的重要需求。本文开展了深部硬岩隧洞完整性和破裂区的萌生与发育的原位观测试验,发现了破裂区内裂隙分布特征与围岩完整性和岩体强度的关系,建立了基于钻孔摄像测试结果的岩体完整性评价方法（RMIBT）,实现了深埋硬岩隧洞围岩完整性动态评价,揭示了深埋硬岩隧洞破裂区演化及其分区破裂机理,提出了深部硬岩隧洞破裂区破裂程度评价方法（RMIBT-Z）,上述方法和理论成功应用于中国锦屏地下实验室二期（CJPL-Ⅱ）开挖全过程的完整性和破裂区演化的评价,具体研究成果如下:（1）揭示了破裂区内裂隙分布特征与围岩完整性和岩体强度的关系。围岩无裂隙或裂隙非常发育时,隧道开挖后围岩破裂区呈现单区分布特征;当围岩完整性较好且岩体强度较高,且围岩塑性区内发育1～2组原生裂隙时,隧道开挖后围岩破裂区易呈现为2区或3区分布特征。岩体强度较高且完整性更高的岩体,开挖过程中新生裂隙较多,但破裂区范围较小,岩体强度较低且岩体完整性较差的岩体,破裂区范围较大,但新生裂隙较少,开挖响应以原生裂隙扩展为主。（2）提出了基于钻孔裂隙发育特征的深部岩体完整性评价方法。采用高清数字钻孔摄像技术,在多个深部工程开展了围岩完整性的原位观测试验,发现了孔内裂隙发育程度与深部岩体完整性的定量关系,构建了基于钻孔摄像的深部岩体完整性指标RMIBT,并建立了深部岩体完整性的RMIBT分级标准。该方法可适用于岩芯饼化、不同结构面产状和高应力取芯破碎等情况下的深部岩体完整性评价,同时,可动态评价深部工程施工全过程的岩体完整性和松动圈演化。（3）揭示了深埋硬岩隧洞破裂区特征及分区破裂演化规律。基于钻孔摄像的破裂区观测与基于弹性波的损伤区测试的对比结果表明:围岩完整性好且岩体强度高时,损伤区深度远大于破裂区深度;但围岩完整性较差且岩体强度较低时,损伤区深度与破裂区深度基本一致。深埋隧洞破裂区呈现出如下演化规律:破裂区形成及演化区域集中在掌子面距孔口断面0.7倍洞径和掌子面过孔口断面1倍洞径之间;围岩变形量与破裂区发育及开挖造成新增裂隙或原有裂隙扩展呈现同步增长,破裂区发育稳定后,围岩变形量还会有持续少量增加。基于数值模拟揭示了原生裂隙对深埋硬岩隧洞分区破裂形成和演化的影响作用。模拟结果表明:深埋硬岩隧洞开挖过程中,围岩无原生裂隙时为单区破裂;在开挖诱发的松弛深度范围内,距洞壁较远但仍在塑性区内的原生裂隙易产生应力集中,造成该应力集中区域强度较低,致使原生裂隙张开且萌生若干条新生裂隙,从而形成分区破裂;两区或三区破裂的形成取决于原生裂隙的分布特征。上述结果与破裂区原位观测结果一致。（4）构建了深埋硬岩隧洞破裂区破裂程度评价方法。提出了可反映开挖过程围岩裂隙响应特征（原生裂隙张开和扩展,围岩新生裂隙萌生和发展,孔内掉块等）的破裂程度评价指标RMIBT-Z,建立了围岩破裂区破裂程度的RMIBT-Z分级准则。该方法可定量评价深部硬岩隧洞单区破裂或分区破裂的形成与演化过程,评价结果表明:深埋大理岩隧洞岩体强度较高且完整性较好的洞段,破裂区范围较小,但开挖过程中新生裂隙较多,破裂程度为中等到强烈破碎;岩体强度较低且岩体完整性较差时,破裂区范围较大,但新生裂隙较少,开挖响应以原生裂隙扩展为主,破裂程度为轻微到中等破碎。
其他文献
熄火问题广泛存在于诸如锅炉、内燃机、燃气轮机、以及航空发动机等各类燃烧设备中,对燃烧设备的安全、高效和稳定运行影响重大,因此有着迫切的研究需求,并且一直都是燃烧学界的研究热点。熄火作为一种常见的极限燃烧现象,通常发生在极小的时间间隔和空间范围内,它不仅与燃烧反应动力学直接相关,还与传热传质、流动混合等过程相互耦合。并且对于大分子碳氢燃料而言,熄火过程还会伴随着低温动力学现象。因此影响熄火的因素众多
介电常数近零（Epsilon-near-zero,ENZ）材料,作为一种特殊的超材料展现出很多奇特的电磁特性。时空场变化的失耦导致了在ENZ材料中传播的电磁波具有无穷大波长和相速度、均匀分布的相位和场。基于独特的性质,ENZ材料已经被宽广的应用于调控电磁波与物质的相互作用,主要开展定向辐射器件、集成电吸收调制器、非线性光学、传输波导器件和全光电路板等应用研究。然而,鲜有人关注ENZ材料在新型功能天
随着信息时代的到来,数据呈爆炸式增长,但大多时候数据的产生并没有质量保证。很多真实应用产生的数据通常包含大量的缺失值,甚至在天气、医疗等人们认为数据来源可靠的领域中均有缺失值的存在。另一方面,大多数现有的数据分析工具如机器学习、模式匹配、数据挖掘等均无法很好地处理包含缺失值的数据集,即数据的完整性是很多上层应用对输入数据的基本要求,于是缺失值填补技术应运而生。目前已有的缺失值填补算法主要可以分为两
振动机械广泛用于煤矿、化工、冶金、电力、建筑、粮食、医药、环保等领域,可以对不同物料进行加工、分级、脱泥、脱水、回收和除杂等。随着现代工业和农业的不断发展,对振动机械的要求不断提高,振动机械向智能化、高精度、高效性等方向发展。针对振动机械系统工作中振动机体受到物料的惯性力、摩擦力和冲击力的问题,为了更准确地分析激振器的同步性能,在研究振动机械同步性能时应该考虑物料的影响。随着振动机械的不断发展,对
近年来,生物大分子药物随着细胞工程、基因工程和酶工程等技术的逐渐成熟,迅速发展成为药物研发的新热点。对比小分子化学药物,生物大分子拥有诸多优势,比如精准的靶向专一性、良好的生物相容性、极低的毒副作用以及较高的生物活性。但是,生物大分子自身很容易降解失活,而且它们的细胞膜渗透性非常差,限制了其在临床试验中的进一步开发和应用。为了解决这些棘手的问题,本论文设计合成了几种新型的载体材料,这些新型载体材料
随着我国工业、农业的快速发展,在入库存储方面的需求也随之增加,筒仓贮料已成为当前储存工业、农业产品的主要方式,我国各个地区的筒仓总数持续上升,这对筒仓结构安全稳定性设计提出了新的挑战。地震灾害是筒仓倒塌的主要破坏因素之一,我国又是地震灾害多发国家,从以往数据在库的地震中可以看到,地震烈度等级达7度及以上时,地震区内的筒仓出现晃动、开裂、倾斜甚至倒塌现象。说明目前我国筒仓抗震结构设计研究仍未完善,对
由于生命科学发展的需要,DNA成为分析化学的研究热点,其中DNA测序是现代分析化学的一项重要任务。复杂样品DNA测序的前提是DNA的有效分离。变性梯度凝胶电泳（DGGE）是根据DNA碱基组成对其进行分离的方法,该方法具有高通量、省时且成本较低等优点,是目前普遍应用的一种DNA检测技术。土壤微生物担负着重要的生命系统功能,主要参与有机质分解、养分循环和元素转化等生物学过程,因而在维持和改善土壤质量方
人类对传统化石能源的大规模开发和利用,不仅带来了严重的能源紧缺问题,还给地球环境造成了极大的破坏,严重威胁到人类的生存和发展。如此紧迫的形势让节能减排成为了社会的共识。建筑业能耗是社会总能耗重要分项之一,通过技术改革有效地降低建筑能耗是节能减排事业中的重要一环。在改进传统能源技术的基础上,合理地开发和使用绿色可再生能源,减小建筑暖通空调系统的能耗,同时保证良好的室内环境条件,具有重要的意义。利用土
轻质镁合金在提高汽车和航空航天工业的能源效率方面具有巨大潜力。然而,由于其固有的密排六方晶格结构,导致镁合金室温成形性能较差,从而限制了其广泛应用。因此,深入理解镁合金在室温下的塑性变形行为及其产生机制对发展高性能镁合金具有重要意义。传统的实验手段周期长、花费大,且对镁合金复杂应力状态下变形机理的研究存在局限性。将晶体塑性理论与有限元软件相结合而产生的晶体塑性有限元法（CPFEM）为镁合金复杂变形
高锰钢因具有良好的耐磨性和无磁性,应用领域日益广泛。Mn13耐磨钢和20Mn23AlV无磁钢是两种典型的高锰钢,由于其合金元素含量高、两相区宽、热敏感性强等特性,国内外普遍采用模铸生产工艺。采用连铸工艺替代模铸工艺,已成为高锰钢生产技术的发展方向。本论文以Mn13钢和20Mn23AlV钢为对象,系统研究了高锰钢冶炼过程中夹杂物的演变行为、产生机理与控制方法,全面分析了不同连铸工艺条件下高锰钢的凝固