深部裂隙岩体的加卸载力学特性与多场耦合模型研究

本项目通过总结和分析深部岩体地应力和裂隙水赋存规律，特别是深部岩体开挖扰动产生的二次应力场及卸载特点，结合深部岩体裂隙的空间几何分布特点，在宏细观尺度下研究深部岩石、岩体结构面在高围压、高渗透水压联合作用下的加卸载变形性质与渗透特性，通过扫描电镜对岩体裂隙在复杂应力路径下的起裂、扩展和贯通机制进行微细观分析，分析研究单一岩体结构面在深部地质环境下的扩展变形与渗透特性，研究高围压、高水压作用下深部岩体多裂隙的相互作用及对岩体结构面断裂扩展、变形性质与渗透特性的影响，在此基础上，建立深部裂隙岩体的应力场、渗透场、损伤场相耦合的力学模型，并进行深部岩体工程的稳定性评价以及所引起的地质灾害的预测预防。本项目的研究工作对推动深部裂隙岩体力学学科的发展有着重要的理论意义，也是我国深部能源和深层空间开发利用工程建没中迫切需要解决的重大工程关键技术问题，其研究成果具有十分广泛的应用前景。

深部岩体工程的高应力问题、高外水压以及复杂应力路径下的加卸载问题已成为岩土工程界迫切解决的关键技术难题。本项目通过对深部岩体地应力分布规律的调研，结合锦屏大理岩的加卸载力学实验研究，揭示了大理岩的强度变形特征及破裂机制，利用概率损伤理论，建立了深部岩体的概率损伤本构模型；并通过在模型材料中预制裂隙，进行加卸载力学实验，研究了深部裂隙岩体的破坏特性、沿结构面剪切破坏的影响因素和沿结构面滑动破坏的条件；开展了深部裂隙饱和试样的渗流加卸载实验，探讨了裂隙水压对岩体强度、变形、弹性模量、变形模量及泊松比的损伤效应，并建立了裂隙岩体渗流-应力-损伤演化模型。以建立的模型方程为手段，对锦屏二级水电站引水隧道以及溪洛渡水电站地下厂房各施工阶段的稳定性及渗流特性进行了分析和研究。