地下工程开挖作用下错动带活化倾向性研究

针对具有剪切错动历史和软硬相夹结构的含错动软弱带岩体（简称错动带）在地下工程开挖作用下的错动活化并诱发围岩失稳这一突出问题，项目拟采用一系列不同母岩粗糙度系数（JRC）和错带软层厚度（H）的夹错带复合体三轴、直剪和声发射试验研究，揭示含错带复合岩体的横观各向同性力学行为，以及剪切活化机理；然后基于多介质变形协调原理和Hill空间各向异性屈服表达式推导并建立复合岩体横观各向同性本构模型，分析地下工程开挖作用下错动带的力学演化过程；进而研究主应力空间中错动带一应力点与横观各向同性屈服面的距离关系，提出错动带活化倾向性定量计算式。最后，项目通过对某大型水电站的试验洞和地下厂房中错动带的验证与应用分析，以期形成一套较科学合理的地下工程开挖作用下错动带活化倾向定量评价方法。.项目研究成果可为我国新一轮大规模基础建设和西部大开发中的地下工程合理设计和安全施工提供关键性的理论支持和科学依据。

针对具有剪切错动历史和软硬相夹结构的含错动软弱带岩体（简称错动带）在地下工程开挖作用下的错动活化并诱发围岩失稳这一突出问题，项目首先通过一系列不同母岩粗糙度系数和错带软层厚度的夹错带复合体三轴、直剪和声发射试验研究，研究含错带复合岩体的特殊的强度与变形的横观各向同性力学行为；然后推导并建立复合岩体横观各向同性本构模型；进而研究岩体卸荷过程中主应力空间错动带一应力点与横观各向同性屈服面的距离关系，提出错动带活化倾向性定量计算式。最后，项目通过对某大型水电站的探洞和右岸地下厂房中错动带的验证与应用分析，从而形成一套较科学合理的地下工程开挖作用下错动带活化倾向定量评价方法。项目研究成果已经在我国白鹤滩水电站工程中进行了应用分析，并将我国其它类似地下工程合理设计和安全施工提供关键性的理论支持和科学依据。研究过程中共形成3个主要创新点：（1）错动带复合体力学的特殊剪切与强度力学特性；（2）错动带横观各向同性力学模型；（3）错动带活化倾向评价方法。. 依托该项目，研究期间发表SCI收录论文6篇（含1篇SCI源刊论文），EI收录论文11篇，ISTP收录论文1篇（不含同时被EI收录），申请获得发明专利2项（其中1项完成实质性审查）、实用新型专利4项，取得软件著作权1项，相关成果获国家科技进步二等奖1项、中国岩石力学与工程学会科技进步特等奖1项，相关成果在国际学术会议上做交流报告4次，协作培养博士研究生和硕士研究生共2名。