本文選題：巖爆 + 微震監(jiān)測��； 參考：《大連理工大學(xué)》2016年博士論文

【摘要】：在我國社會經(jīng)濟高速發(fā)展的大環(huán)境下,社會生產(chǎn)對各類資源的需求水平不斷提升,資源開采規(guī)模也不斷擴大。無論是水利水電、礦山開采、國防工業(yè)、亦或交通運輸?shù)刃袠I(yè),其開發(fā)力度和建設(shè)規(guī)模已向地下深部發(fā)展。隨之而來由深部問題帶來的工程地質(zhì)災(zāi)害日益增多,其中由高地應(yīng)力誘發(fā)的巖爆問題最為突出。巖爆是地下工程尤其是深部地下工程一種常見的巖石失穩(wěn)現(xiàn)象,其具體表現(xiàn)為圍巖呈突發(fā)、猛烈彈射或拋擲到開挖空間。由于巖爆往往造成支護設(shè)備的破壞和開挖輪廓的變形,嚴重時還會導(dǎo)致工程基礎(chǔ)設(shè)施的破壞及人員傷亡,甚至?xí)䦟?dǎo)致局部地震而引發(fā)地表塌陷等災(zāi)害。目前,巖爆的預(yù)報與預(yù)防已經(jīng)成為地下工程建設(shè)與巖石力學(xué)研究領(lǐng)域的共同課題。因此,開展對深埋隧洞在高應(yīng)力條件下的巖爆孕育機制及預(yù)測預(yù)警的研究具有重要的理論價值和實踐意義。研究表明,巖石的失穩(wěn)破壞(巖爆)與其內(nèi)部微震活動性有著密切聯(lián)系,微震活動的異常現(xiàn)象是巖石發(fā)生巖爆的微破裂前兆。鑒于此,本文以雅礱江錦屏二級水電站為工程依托,以高地應(yīng)力、高埋深條件下的深埋硬巖隧洞為監(jiān)測對象,利用微震監(jiān)測技術(shù)構(gòu)建了我國水利水電深埋隧洞工程具有獨立性強、安裝方便、移動靈活等特點的微震監(jiān)測系統(tǒng)。結(jié)合開挖卸荷影響下的微震活動性時空分布特征及巖爆機理的研究成果,對錦屏二級水電站引水洞及施工排水洞經(jīng)歷強巖爆洞段的多個工作面進行巖爆的實時監(jiān)測、分析及預(yù)警研究,取得的主要研究成果如下：(1)成功構(gòu)建錦屏二級水電站深埋硬巖隧洞群的微震監(jiān)測系統(tǒng),初步實現(xiàn)了對引水洞和排水洞潛在巖爆危險區(qū)的實時監(jiān)測、分析和預(yù)警。通過對錦屏水電站復(fù)雜的地質(zhì)構(gòu)造條件、地貌特征、特殊施工方法及施工順序的分析,因地制宜的制定合適的監(jiān)測方案,包括監(jiān)測系統(tǒng)的構(gòu)建、傳感器安裝及改進方案、傳感器陣列的布置及優(yōu)化、噪聲波形數(shù)據(jù)庫的建立及分類等。通過微破裂信息數(shù)據(jù)實時采集,實現(xiàn)對隧洞巖爆展開24小時連續(xù)實時監(jiān)測,獲取大量圍巖漸進破裂誘發(fā)巖爆過程中微震活動的數(shù)字化信息。(2)基于錦屏二級水電站深埋隧洞大量巖爆統(tǒng)計記錄和微震監(jiān)測數(shù)據(jù),對應(yīng)變型巖爆和構(gòu)造型巖爆的發(fā)展過程和發(fā)生規(guī)律展開研究。并根據(jù)微震活動相關(guān)參數(shù),包括微震累積事件數(shù)、微震能量、微震事件密度及微震能量密度等,歸納和總結(jié)不同類型巖爆破壞過程中的微震活動性規(guī)律及動態(tài)遷移特征,揭示圍巖漸進失穩(wěn)破壞過程中微震活動時空演化規(guī)律與巖爆間的內(nèi)在聯(lián)系。(3)基于微震活動空間分布規(guī)律及時序演化特征,將微震監(jiān)測技術(shù)與數(shù)值模擬方法相結(jié)合,從動態(tài)裂紋擴展角度揭示了地下洞室的巖爆孕育過程及發(fā)展機制。并根據(jù)裂紋發(fā)展過程及微震活動性分布規(guī)律,將巖爆孕育過程細分為三個階段和三種破壞模式,重點分析和探討了巖爆孕育不同階段的破壞機制及演化規(guī)律。同時,借助于地震學(xué)理論,將累積視體積、能量指數(shù)及b值等參數(shù)的變化規(guī)律作為巖爆前兆展開研究。(4)根據(jù)巖爆孕育不同階段,通過對微震相關(guān)參數(shù)演化規(guī)律的研究,包括微震事件密度、微震能量密度、應(yīng)力積累,應(yīng)力陰影及應(yīng)力轉(zhuǎn)移(3S原理)、能量指數(shù)和累積視體積及b值,提出高地應(yīng)力條件下錦屏二級水電站深埋隧洞的巖爆多元預(yù)警方法。
[Abstract]:In the high-speed development of our social economy under the environment of social production, demand for all kinds of resources and improve the level of resource exploitation, the scale is also expanding. Both the water conservancy and hydropower, mining, defense industry, and transportation industries, its development and construction efforts to scale to deep underground engineering geological development. The disaster caused by the deep problem with increasing the highland stress induced by rock burst is most prominent. Rock burst in underground engineering especially a common rock deep underground engineering instability, the specific performance of surrounding rock was sudden, violent ejection or thrown into space. Due to the excavation of rock burst often caused by supporting equipment damage and excavation contour deformation, engineering infrastructure damage and casualties can lead to serious, even will cause the local earthquake caused surface subsidence. The rock burst. The prediction and prevention has become a common topic in underground engineering construction and research field of rock mechanics. Therefore, to carry out in the deep buried tunnel under the condition of high stress rock burst mechanism and prediction of the research has important theoretical value and practical significance. The study shows that the rock failure (rock burst) and its internal the microseismicity is closely related to abnormal microseismic activity of rock is the micro fracture precursor of rock burst. In view of this, the Yalong River Jinping two hydropower station based on the projects with high stress, high depth under the conditions of deep buried hard rock tunnel as the monitoring object, using microseismic monitoring technology to build the China Water Conservancy and Hydropower of deep buried tunnel has strong independence, convenient installation, microseismic monitoring system. Combined with the characteristics of mobile flexible excavation under the influence of the microseismicity characteristics of temporal and spatial distribution of rock burst mechanism. The results, many working face two of Jinping Hydropower Station Diversion Tunnel and drainage tunnel through strong rock burst tunnel section for real-time monitoring of rockburst research, analysis and early warning, the research results are as follows: (1) Jinping two hydropower station deep microseismic monitoring system of hard rock tunnel group success the construction and preliminary realize the real-time monitoring of water diversion and drainage caves potential rock burst danger zone, analysis and early warning. The geological conditions of Jinping hydropower station, complex landform, analysis of the special construction method and construction sequence, according to local conditions to develop the appropriate monitoring scheme, including the construction of monitoring system, sensor installation and the improvement scheme, layout and optimization of sensor array, noise waveform database establishment and classification. Through the micro rupture of real time information acquisition data of tunnel rock burst out 24 hours of continuous real-time monitoring, access to large The digital information of surrounding rock gradually rupture microseismic activity rockburst process. (2) statistical records and microseismic monitoring data explosion rock in deep buried tunnel of Jinping hydropower station two based on the research on development process and regularity of corresponding variant rock burst and tectonic rock burst. According to microseismic activity related parameters, including the microquake the cumulative number of events, seismic energy, density and energy density of micro seismic events, induction and characteristics of microseismic activity regularity and dynamic migration summary of different types of rock burst in the process of the destruction of surrounding rock, reveal the progressive failure process of micro earthquake activity evolution regularity and rock burst in between. (3) microseismic activity space distribution and sequence evolution based on combining technology and numerical simulation of seismic monitoring method, reveals the underground cavern rock burst process and development mechanism from the dynamic crack propagation. According to the crack development process and microseismicity distribution, the rockburst inoculation process was divided into three stages and three kinds of failure modes, analyzes and discusses the failure mechanism of the different stages of the birth and evolution of rock burst. At the same time, with the help of seismology theory, the accumulated volume, energy index and b value changes the parameters of the rock burst precursor research. (4) according to the different stages of rock burst inoculation, based on the parameters of microseismic evolution, including microseismic event density, seismic energy density, stress accumulation, transfer stress shadows and stress (3S principle), the energy index and the accumulated volume and B value and this high stress conditions of Jinping two hydropower station deep tunnel rock burst multiple warning methods.

【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TV223;TV542

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