地應力與套管損害機理

在能量、時間與頻率、以及質量范疇內，把高地應力下硬巖爆破破裂行為的基礎問題，抽象為爆炸加載與高地應力共同作用，致使硬巖產(chǎn)生破裂響應的動靜組合能量守恒系統(tǒng)。主要研究：高地應力作用對硬巖中爆炸應力波傳播產(chǎn)生影響的規(guī)律；不同應力狀態(tài)下硬巖選擇性吸收應力波能量的頻譜分量，與地應力作用對爆生裂隙的發(fā)育與擴展等破裂行為產(chǎn)生傾向性影響之間，存在的內在聯(lián)系；高地應力卸荷對破裂行為產(chǎn)生影響的機理；進行不同地應力作用下，2-D與3-D物理模型對比破裂實驗，從方法學的角度揭示應力波與地應力作用，對硬巖破裂(碎)結果產(chǎn)生影響的機制；最后，根據(jù)硬巖消耗的能量與其損傷、破裂或破碎程度之間，存在的對應關系，基于斷裂力學理論和能量守恒原理，探索高地應力下硬巖爆破破裂行為機理。本研究對于提高硬巖地下工程建設質量，控制工程建設與運營風險，滿足國民經(jīng)濟持續(xù)發(fā)展對礦產(chǎn)資源、水電及交通地下工程的需求，具有理論和現(xiàn)實意義。

《高地應力硬巖誘導卸荷與多截齒協(xié)同破巖機理》共分為7章：第1章緒論主要介紹巖石掘進技術的研究進展；第2章主要對高地應力巖石破碎特性分析；第3章詳細分析巖石的誘導卸荷規(guī)律；第4章開展截齒的協(xié)同破巖規(guī)律研究：第5章和第6章分別依據(jù)第3章和第4章的研究內容，獲得評價截割的表征方法，并利用截割能量消耗表征結果設計混雜控制系統(tǒng)，最終實現(xiàn)高效截割；在第6章的基礎上，得出第7章的研究結果。

在地下工程及深井采礦等工程領域，高地應力對硬巖爆破破裂行為產(chǎn)生影響。本項目研究高應力硬巖爆破破裂行為的機理。通過20MN雙向反力架，對混凝土模型(長60cm×寬60cm×高15cm)側面施加靜荷載(Px，Py)，模擬高地應力作用；采用水中放電爆炸(UDE)加載技術，在模型中央圓孔中施加沖擊荷載；利用模型中安裝的應變式傳感器和壓力傳感器，測定了靜荷載與沖擊加載共同作用產(chǎn)生的徑向應力波。用數(shù)值模擬方法，研究了靜荷載的變化，與圓孔周圍靜應力場差異性分布狀態(tài)之間存在的關系。分析了靜應力場差異分布狀態(tài)和加載水平的變化，對應力波參數(shù)產(chǎn)生影響的趨勢。根據(jù)能量守恒原理，分析了模型產(chǎn)生傾向性破損力學行為，與靜應力場差異性分布以及沖擊加載能級之間存在的內在聯(lián)系，初步揭示了高地應力下硬巖爆破破裂行為的機理。本研究有利提高人們對復雜加載條件巖石破裂行為機理的認識水平，有利于提高硬巖地下工程建設質量，控制工程建設與運營風險，滿足國民經(jīng)濟持續(xù)發(fā)展對礦產(chǎn)資源、水電及交通地下工程的需求，具有理論和現(xiàn)實意義。 2100433B