微震監(jiān)測(cè)作為開挖巖體附加損傷的指示器,已被廣泛應(yīng)用于地下工程施工期的圍巖損傷區(qū)識(shí)別、圈定及穩(wěn)定性分析評(píng)價(jià)中。然而,如何利用豐富的微震信息來標(biāo)定巖體動(dòng)態(tài)損傷過程中的力學(xué)參數(shù),是定量評(píng)估圍巖損傷程度及穩(wěn)定性的關(guān)鍵。依托首座采用微震法巖爆監(jiān)測(cè)的抽水蓄能電站工程——荒溝抽水蓄能電站,首先分析了地下洞室群施工期的微震活動(dòng)性及圍巖損傷情況;其次,建立以微震視體積確定巖體損傷尺度并考慮累積損傷效應(yīng)的巖體劣化模型;最后,編寫FISH語言將微震數(shù)據(jù)嵌入數(shù)值模擬中,首次實(shí)現(xiàn)了考慮累積微震損傷效應(yīng)的地下洞室群圍巖穩(wěn)定性分析。結(jié)果表明:考慮累積微震損傷效應(yīng)的圍巖穩(wěn)定性分析方法,有效利用了反映外界施工擾動(dòng)和地質(zhì)構(gòu)造等異�；罨奈⒄鹦畔�,巖體損傷程度、應(yīng)力場(chǎng)和塑性區(qū)等分析結(jié)果與微震監(jiān)測(cè)結(jié)果具有很好的一致性,對(duì)支護(hù)方案的優(yōu)化設(shè)計(jì)具有指導(dǎo)意義。 

【文章來源】：巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào). 2020,39(05)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：12 頁

【部分圖文】：

最大/最小主應(yīng)力分布

第39卷第5期周朝等：考慮累積微震損傷效應(yīng)的荒溝電站地下洞室群圍巖穩(wěn)定性分析1019圖9最大/最小主應(yīng)力分布Fig.9Maximum/minimumprincipalstressdistribution(a)開挖步3–2(b)開挖步4圖10塑性區(qū)分布Fig.10Plasticzonedistribution塑性區(qū)深度稍有增加，增幅為1～2m，廠房上游拱肩“V”形塑性區(qū)分布完全形成。圖11為微震監(jiān)測(cè)的能量密度及地震變形分布圖�？梢钥闯�，廠房上游邊墻及拱肩處的能量密度和地震變形分布均呈“V”形，這與考慮累積微震損傷效應(yīng)的數(shù)值分析結(jié)果一致，且能量密度及地震變形結(jié)果數(shù)量級(jí)均很校結(jié)合數(shù)值模擬分析結(jié)果，施工擾動(dòng)引起的微震活動(dòng)雖導(dǎo)致局部圍巖出現(xiàn)了不同程度的損傷，但對(duì)圍巖穩(wěn)定性影響相對(duì)較校建議后續(xù)施工開挖過程中密切關(guān)注廠房上游邊墻及拱肩和下層排水廊道、尾水支洞與廠房主機(jī)間交匯處圍巖的穩(wěn)定性狀況，若巖體損傷進(jìn)一步加劇，可采

第39卷第5期周朝等：考慮累積微震損傷效應(yīng)的荒溝電站地下洞室群圍巖穩(wěn)定性分析1015及交通洞內(nèi)不同高程的邊墻上共布設(shè)18個(gè)單軸傳感器，形成空間陣列。圖2為微震系統(tǒng)空間網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D[29]，監(jiān)測(cè)范圍覆蓋地下廠房區(qū)3大洞室。傳感器安裝孔孔徑為50mm、孔深4m左右，角度近水平開口向下。傳感器通過錨桿樹脂與圍巖耦合接觸，進(jìn)而接收巖體中的彈性波信號(hào)。圖1地下洞室群高程172.60m平切地質(zhì)圖Fig.1Geologicmapofundergroundcavernsatelevation172.60m圖2微震監(jiān)測(cè)系統(tǒng)空間網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱DFig.2Topologicalgraphofmicroseismicmonitoringnetwork微震系統(tǒng)構(gòu)建后，采用已知震源位置的人工敲擊試驗(yàn)方法確定巖體平均波速。在傳感器空間陣列內(nèi)不同位置處進(jìn)行了10次人工敲擊試驗(yàn)，記錄下敲擊的時(shí)間、位置。根據(jù)地下廠房區(qū)的聲波測(cè)試資料，同時(shí)假定花崗巖為均質(zhì)、各向同性體，分別設(shè)定P波波速為4700～5500m/s的17個(gè)不同波速值，基于時(shí)差原理的Geiger震源定位算法對(duì)敲擊位置進(jìn)行系統(tǒng)定位，求得每個(gè)波速下的敲擊試驗(yàn)坐標(biāo)與系統(tǒng)定位坐標(biāo)的平均誤差。結(jié)果表明[29]，當(dāng)巖體P波平均波速為5150m/s時(shí)，系統(tǒng)定位誤差最小為5.4m，滿足微震監(jiān)測(cè)定位精度要求。3.3微震事件空間分布規(guī)律在長達(dá)近4個(gè)月(2017年9月30日～2018年1月27日)的微震監(jiān)測(cè)期內(nèi)，荒溝電站地下廠房洞室群主要進(jìn)行了廠房第III層底部開挖和第IV層的開挖，微震系統(tǒng)共采集微震事件481個(gè)，能量為0.004～4603J，矩震級(jí)為－2.02～－0.025。圖3為微震事件空間分布圖，不同顏色代表不同震級(jí)大小的微震事件，大小代表能量，圓球越大能量越大�？梢钥闯�，在

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]荒溝抽水蓄能電站地下廠房開挖過程微震活動(dòng)特征與圍巖穩(wěn)定性研究[J]. 高喬,馬克,唐春安,馬天輝.  隧道建設(shè)(中英文). 2019(05)
[2]微震法巖爆監(jiān)測(cè)及其在荒溝電站地下廠房區(qū)的應(yīng)用分析[J]. 周朝,尹健民,周春華,艾凱.  長江科學(xué)院院報(bào). 2019(12)
[3]基于微震參數(shù)的巖體損傷過程數(shù)值模擬分析[J]. 趙永,楊天鴻,張鵬海,周靖人,于慶磊.  采礦與安全工程學(xué)報(bào). 2018(01)
[4]烏東德水電站地下廠房開挖過程微震監(jiān)測(cè)與圍巖大變形預(yù)警研究[J]. 李彪,徐奴文,戴峰,顧功開,劉科,郭亮,姜鵬.  巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào). 2017(S2)
[5]基于離散元模擬和微震監(jiān)測(cè)的地下廠房圍巖穩(wěn)定性研究[J]. 徐奴文,李韜,戴峰,李彪,朱永國,肖培偉.  四川大學(xué)學(xué)報(bào)(工程科學(xué)版). 2016(05)
[6]荒溝抽水蓄能電站深埋地下廠房位置研究[J]. 劉錄君,田作印,鄭以寶,季聰,楊宗玲.  資源環(huán)境與工程. 2016(01)
[7]基于微震監(jiān)測(cè)的巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性三維反饋分析[J]. 徐奴文,梁正召,唐春安,戴峰,周鐘,沙椿.  巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào). 2014(S1)
[8]大崗山水電站地下廠房洞室群圍巖開挖損傷區(qū)研究[J]. 朱澤奇,盛謙,張勇慧,李揚(yáng)帆.  巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào). 2013(04)
[9]地下廠房圍巖松動(dòng)圈聲波擬合及監(jiān)測(cè)反饋分析[J]. 張建海,胡著秀,楊永濤,魏進(jìn)兵,鄧建輝.  巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào). 2011(06)
[10]溪洛渡水電站地下廠房巖體工程實(shí)踐[J]. 樊啟祥,王義鋒.  巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào). 2011(S1)

博士論文
[1]深埋隧洞巖爆孕育過程及預(yù)警方法研究[D]. 于群.大連理工大學(xué) 2016
[2]開挖擾動(dòng)條件下巖質(zhì)邊坡災(zāi)變?cè)杏龣C(jī)制、監(jiān)測(cè)與控制方法研究[D]. 馬克.大連理工大學(xué) 2014
[3]基于微震監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的礦山巖體強(qiáng)度參數(shù)表征方法研究[D]. 鄭超.東北大學(xué) 2013

碩士論文
[1]地下洞室群施工期微震活動(dòng)特征及圍巖穩(wěn)定性分析[D]. 周朝.長江科學(xué)院 2019



本文編號(hào)：3224298