层状盐岩全应力应变破坏过程损伤时空演化的分形特征

能源储备具有重要战略意义。我国能源盐岩地下储库群大规模兴建已经开始，利用深部盐岩洞穴进行能源地下储备已成为我国能源战略储备的重点部署方向。中国层状盐岩夹层多、单层厚度薄、杂质含量高等，导致其损伤空间分布极不规则和无序。层状盐岩的损伤演化特征，关系能源地下储库建设和运营的安全，迫切需要对其进行深入研究。本项目拟用分形研究方法，通过宏观和细观试验相结合，对层状盐岩变形破坏全过程对应的不规则、无序损伤时空演化进行综合研究。通过研究，建立描述层状盐岩损伤空间分布的分形覆盖新方法，运用新的分形覆盖方法把层状盐岩变形破坏全过程不规则、无序损伤演化和力学特性之间建立关系，揭示层状盐岩破坏全过程对应的复杂损伤力学特征。研究成果不仅可应用于层状盐岩中能源储库破坏的预测预报，还可借鉴并应用于对其他工程岩体和边坡的破坏进行预测预报，进而提出预防措施，减轻灾害带来的损失，并为工程设计、施工及抢险等提供参考和指导。

课题围绕项目预定研究内容和目标，就关键问题进行了攻关。利用声发射无损监测技术对取自湖北、江苏、云南等地盐岩开展了系统试验研究，对盐岩变形破坏过程进行了系统的声发射监测，对其变形破坏过程的损伤演化机理进行了系统研究。通过研究，系统揭示了盐岩在不同加载方式下，变形破坏全过程中不同加载应力阶段和变形阶段对应的声发射能量和计数演化特征，以及其损伤时空演化的分布特征；获得了不同加载方式下杂质盐岩变形破坏过程的声发射能量、计数及时空分布特征，揭示了杂质对盐岩声发射特征的影响。基于分形研究基础理论及盐岩变形破坏过程的声发射时空分布特征，提出了柱覆盖法分形研究理论，基于该理论，揭示了不同应力状态下盐岩损伤时空演化的分形特征，得到了盐岩在不同加载应力状态下的应力、能量与分形维数的相关关系。基于损伤理论，建立了基于岩石损伤Weibull分布假定及由声发射振铃计数和能量表达的损伤演化模型，揭示了盐岩变形破坏过程的损伤力学行为。.通过本课题研究，参加国际会议和全国性学术大会4次，并作学术报告。培养研究生7名，其中已毕业硕士研究1名，在读博士1名，在读硕士5名。发表论文15篇，其中SCI收录3篇，EI收录12篇；累计申请专利共27项，已获授权23，其中中国发明专利授权9项，美国发明专利授权4项，实用新型专利授权10项；获软件著作权5项。