开挖过程围岩体结构表征及块体滑落分析研究

本项目以复杂岩体开挖诱发块体滑落问题为工程应用背景，把块体分析方法与微震监测技术相结合，首先，借助于微震监测技术实现开挖过程岩体内部新生结构面的识别与表征，结合岩体表面结构面的三维非接触扫描和钻孔摄像获取岩体表面和内部局部的结构面信息，提出开挖过程中岩体空间结构面的动态表征方法，实现岩体内部结构的三维表征；其次，建立非连续岩体稳定性的块体滑落分析模型，开发数值模拟软件，并通过模拟室内块体模型试验的结果来进行数值分析方法的验证和相关参数标定；最后，基于岩体三维表征信息进行岩体三维建模，并根据开挖过程获得的监测数据实时更新模型，进行可移动块体的快速搜索和块体滑落过程的计算分析，模拟非连续岩体对于开挖过程的响应特征，探讨复杂岩体开挖扰动区块体滑落演化规律，为研究开挖以及岩体结构对围岩稳定性的影响提供了一种分析方法。

本项目研究以复杂岩体开挖诱发块体滑落问题为工程应用背景，将块体分析方法与监测技术相结合，借助于监测技术（声发射）实现开挖/工程扰动过程中岩体内部新生结构面的识别与表征，提供一种开挖过程中块体的滑落规律研究新的分析方法（完成相关发明专利4项和实用新型专利1项）。通过现场岩体表面结构面的三维非接触扫描和内部局部的结构面信息获取，提出开挖过程中岩体空间结构面的动态表征方法，开发了非连续岩体扰动过程中结构面三维表征；分析了非连续岩体稳定性的块体滑落机理和影响因素，自主研制开发了相关数值模分析系统GeoSMA-3D，并研制开发出用于实验室分析的变角度空间块体滑落模型试验平台，开展相关系列实验，利用室内块体模型试验的结果验证和标定了数值分析方法和相关参数；理论方面深入研究了开挖/工程扰动过程中结构面的扩展、块体的形成、关键块体的识别、滑落过程变化规律，首次提出并实现了非连续岩体工程扰动/开挖作用下内部新生结构面的识别与表征新方法，基于岩体三维表征信息进行岩体三维建模，并根据开挖过程获得的监测数据实时更新模型，进行可移动块体的快速搜索和块体滑落过程的计算分析，模拟了非连续岩体对于开挖过程的响应特征，探讨了复杂岩体开挖扰动区块体滑落演化规律，提出基于块体理论关键块体滑落过程识别的“过程设计”思路，研制出的非连续岩体关键块体搜索分析系统，并成功在相关工程隧道和边坡中推广应用，研究结论为岩体开挖以及岩体结构对围岩稳定性的影响提供了一种分析方法和理论基础。