本文選題：深埋隧洞　切入點(diǎn)：即時(shí)型巖爆　出處：《東北大學(xué)》2014年博士論文

【摘要】：巖爆,又稱沖擊地壓,是高應(yīng)力條件下,聚積于巖體中的彈性變形勢(shì)能突然猛烈釋放,導(dǎo)致巖石爆裂并彈射出來(lái)的現(xiàn)象。巖爆的發(fā)生時(shí)常會(huì)造成大量的人員傷亡以及巨大的財(cái)產(chǎn)損失。因此,巖爆的預(yù)測(cè)與防治對(duì)于深部地下工程的順利開展具有十分重要的意義。巖體像其他材料一樣,當(dāng)受到應(yīng)力作用時(shí),就會(huì)在產(chǎn)生微破裂的同時(shí)釋放應(yīng)變能并產(chǎn)生應(yīng)力波稱之為微震,在巖爆的孕育及發(fā)生過(guò)程中對(duì)這些微震信息的孕育及演化機(jī)制進(jìn)行研究,具有重大的工程及科研價(jià)值。本論文基于錦屏二級(jí)水電站深埋隧洞鉆爆法(DBM)及隧道掘進(jìn)機(jī)(TBM)開挖過(guò)程中大量微震監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)及不同等級(jí)的巖爆案例,針對(duì)不同開挖方式下即時(shí)型巖爆的孕育及發(fā)生過(guò)程展開了研究,并運(yùn)用分形幾何原理研究了微震信息的分布特征和演化規(guī)律,獲得如下研究成果：(1)在鉆爆法及TBM兩種不同開挖方式下進(jìn)行微震實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的基礎(chǔ)上,對(duì)深埋隧洞開挖過(guò)程中巖爆的影響因素進(jìn)行了綜合分析,根據(jù)高地應(yīng)力條件不同開挖方式下掌子面附近區(qū)域的應(yīng)力調(diào)整經(jīng)歷不同的路徑的特點(diǎn),對(duì)兩種不同開挖方式下微震信息在能量和震級(jí)上的活動(dòng)范圍、集中區(qū)域以及不同等級(jí)巖爆情況下的變化規(guī)律進(jìn)行了對(duì)比分析,并就開挖方式對(duì)微震信息及圍巖穩(wěn)定性的影響提出認(rèn)識(shí)。(2)確立了不同開挖方式下基于最大能量微震事件判別即時(shí)型巖爆發(fā)生的時(shí)間及等級(jí)的判定依據(jù)。將不同開挖方式下即時(shí)型巖爆孕育及發(fā)生過(guò)程中的微震信息的演化規(guī)律與現(xiàn)場(chǎng)情況進(jìn)行對(duì)比分析,其結(jié)論可以為開挖方式的選擇以及不同開挖方式下巖爆的預(yù)測(cè)方法與防治手段的確定提供依據(jù)。(3)根據(jù)即時(shí)型巖爆孕育及發(fā)生過(guò)程中微震信息的自相似性,提出了微震活動(dòng)性的時(shí)間、空間分形計(jì)算方法,針對(duì)不同開挖方式下的微震活動(dòng)性分形研究。結(jié)果表明,鉆爆法開挖方式下微震信息時(shí)間分形維數(shù)隨巖爆的孕育過(guò)程而增大而在巖爆發(fā)生之前明顯減小,即時(shí)型巖爆的等級(jí)越高,其時(shí)間分形維數(shù)值越大；不同開挖方式下即時(shí)型巖爆的孕育及發(fā)生過(guò)程中微震信息空間分形維數(shù)表現(xiàn)出相同的規(guī)律,即微震事件空間分形維數(shù)隨巖爆的孕育過(guò)程而明顯減小且在巖爆發(fā)生時(shí)達(dá)到最小值。根據(jù)分形維數(shù)的物理意義用分形維數(shù)值更加直觀、準(zhǔn)確的揭示了深埋隧洞不同開挖方式下即時(shí)型巖爆孕育及發(fā)生過(guò)程中微破裂在時(shí)間、空間的分布特征及演化機(jī)制。(4)提出了微震活動(dòng)性的能量分形計(jì)算方法,對(duì)不同開挖方式下的微震活動(dòng)性進(jìn)行能量分形研究。結(jié)果表明不同開挖方式下即時(shí)型巖爆的孕育及發(fā)生過(guò)程中微震信息能量分形維數(shù)表現(xiàn)出不同的規(guī)律：鉆爆法開挖即時(shí)型巖爆微震能量分形維數(shù)在巖爆的孕育過(guò)程具有明顯增加在巖爆臨近前會(huì)增加到某個(gè)臨界值以上,TBM開挖即時(shí)型高等級(jí)巖爆微震能量分形維度大于鉆爆法開挖,其分形維度值與伴隨發(fā)生的低等級(jí)巖爆的發(fā)生情況之間具有內(nèi)在聯(lián)系。(5)對(duì)鉆爆法開挖過(guò)程中不同類型、等級(jí)的即時(shí)型巖爆整個(gè)孕育過(guò)程中的微震信息進(jìn)行了能量分形研究,在運(yùn)用能量分形維數(shù)值對(duì)即時(shí)性應(yīng)變型巖爆和即時(shí)性應(yīng)變—結(jié)構(gòu)面滑移型巖爆進(jìn)行了區(qū)分的基礎(chǔ)上,總結(jié)出了能量分形維數(shù)與巖爆等級(jí)、結(jié)構(gòu)面之間的關(guān)系。根據(jù)能量分形維數(shù)的物理意義提出相同等級(jí)不同類型即時(shí)型巖爆在微震信息能量分布上的各自特征,并從結(jié)構(gòu)面對(duì)微震信息的影響入手闡明了不同類型即時(shí)型巖爆能量分形維數(shù)差別的原因。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：東北大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：U458.2

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本文編號(hào)：1657617