一类不对称发育的深卸荷形成演化机理

The widespread development of deep-unloading rock mass(deep fracture) of high-stress deep-river-cut valleys in Southwest China has been an important engineering geological phenomenon that restricts the construction of large engineering projects. Deep-unloading rock mass is usually charactered by the asymmetric development of left-right banks. Applicants intend to reveal the deep-unloading rock mass mechanism of the asymmetric development with typical cases on the basis of existing researches. The subject starts with the evolution process of the deep-river-cut valleys, accurately describes the characteristics of development, distribution, deformation and failure and analyzes the control factor and influence law. Meanwhile, the geostress testing data are adopted to analyze the basic characteristics of the energy field (stress field) of bank slope, invert its spatial-time evolution progress, reveal the stress releasing and energy transforming mechanism of the development of deep fracture and establish the conceptual model on development and revolution. Besides, applicants will research the energy transforming progress of developing-expanding and the micromechanics behavior, set up the energy criterion of the expansion of deep fracture, present the mechanism of deep-unloading rock mass. The subject combines engineering geology, geomorphology, rock mechanics and damage mechanics, uses the methods in-situ investigating and testing, laboratory rock mechanics, numerical experiments and physical analogue, reveals the deep-unloading rock mass mechanism of asymmetric development on the view of energy evolution and lays the foundation for the rock mass parameter selection, stability evaluation and utilization of deep-unloading bank slopes.

我国西南高应力深切河谷地区广泛发育的深卸荷(深部破裂)，已成为制约大型工程建设的重要工程地质现象，它们常具有左右岸不对称发育特征。申请者拟在已有研究的基础上，结合典型实例，揭示深切河谷岸坡岩体内，一类不对称发育的深卸荷机理。本课题从深切河谷的演化模式入手，开展深卸荷的发育分布特征、变形破坏特征精细描述，分析深卸荷控制因素与影响规律；根据地应力实测数据，分析现今岸坡能量场（应力场）基本特征，反演岸坡能量场时空演化过程，揭示深部破裂形成的应力释放与能量转化机理，建立深卸荷形成演化概念模型；研究破裂形成-扩展的能量演变过程及细观力学行为，建立深部破裂形成-扩展的能量判据，揭示该类深卸荷机理。本课题将工程地质学、地貌学、岩石力学、损伤力学相结合，采用现场调查测试、实验岩石力学、数值试验、物理模拟等方法，从能量演化角度揭示不对称发育的深卸荷机理，为深卸荷岸坡岩体的参数取值、稳定性评价和利用奠定基础。

我国西南高应力、深切河谷地区广泛发育的深卸荷(深部破裂)，已成为制约大型工程建设的重要工程地质现象，常具有左右岸不对称发育特征。本项目以锦屏Ⅰ级水电站、深溪沟水电站、白鹤滩水电站坝址区不对称发育深卸荷为典型实例，开展深卸荷发育分布特征、变形破坏特征精细描述，揭示深卸荷控制因素、影响因素与岸坡演化过程相关性，提出深卸荷基本类型与预测识别方法；分析现今岸坡能量场（应力场）基本特征，反演岸坡能量场时空演化过程，揭示深卸荷形成的应力释放与能量转化机理，建立不对称发育深卸荷形成演化地质力学模式与能量判据；并在此基础上，建立适用于大型水电工程的深卸荷岩体工程地质分类方法。研究表明：.(1)深卸荷发育空间范围与河谷演化过程具有较好的关联性，多位于某次古河床谷底“高应力包”范围，发育深度不具有明显的随高程增加而增大趋势。.(2)依据宏观地质特征，可将深卸荷划分为轻微松弛型、中等松弛型和强烈松弛型；根据破裂面性状可划分为继承性剪切型、新生性拉张型、错动扩张型；根据工程地质特征与定量指标，岩体质量一般可划分为Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ类。.(3)坚硬的高储能岩体、广泛分布的结构面、西南地区异常的高地应力环境是深卸荷形成的基础，而特殊的偏移~下切河谷演化模式导致的循环“加载~卸载”应力变化过程则是深卸荷发育的“驱动力”，这也是深卸荷不对称发育的根本原因。.(4)发育深卸荷的岩体能量具有剧烈积累~释放的演化过程，可划分为能量积累、能量释放与破裂面扩张3个阶段。相对于无深卸荷岩体的多次均匀、累积性缓慢释放，深卸荷多表现为一次性剧烈释放，单次释放量是无深卸荷岩体的3~4倍。.上述研究从赋存环境、发育特征、形成条件等基础层面上，开展针不对称发育深卸荷的理论研究，其成果可弥补深卸荷基础理论研究不足，也具有针对性的建立了深卸荷基本类型、预测识别方法与适用于大型水电工程建设的工程地质分类方法，为仅一步开展深卸荷岩体可利用性及其力学特性演化研究奠定基础。