国家级大学生创新训练项目申报书.docx

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国家级大学生创新训练项目申报书

国家级大学生创新训练项目申报书

国家级大学生创新训练项目

申报书

项目名称:

深埋隧道岩爆倾向性及其防治技术基础研究

学　院：

资源及环境科学学院

*******

项目组成员：

熊毅白悦王卓雄

教务处制

年月日

填写说明

1、凡申报国家级大学生创新训练项目必须填写申报书。

2、向学校报送本申报书时，一式3份，并报送申报书电子文档。

3、本表填写内容必须与事实相符，表达准确，数字一律填写阿拉伯数字。

4、打印格式：

（1）纸张为A4大小，双面打印；

（2）文中小标题为四号、仿宋、加黑；

（3）栏内正文为小四号、仿宋。

主要研

究内容

（限200字内）

岩爆是地层中高地应力区（地下）洞室开挖中应变能突然释放时围岩脆性破坏形成的一种动力失稳现象。

它直接威胁施工人员、设备的安全，影响工程进度，己成为地下工程难题之一。

该项目以南川区在建高速公路三泉隧道为工程背景，围绕深埋隧道岩爆倾向性展开研究，研究岩爆防治技术措施，主要进行一下内容研究：

Ø深埋隧道围岩岩爆倾向性研究，内容包括：

⏹采用数值模拟技术，研究深埋隧道推进过程中，围岩应力变化规律；

⏹开展单轴不同加载速率、三轴加卸载条件下岩石力学实验，并监测岩石破坏过程声发射规律；

⏹基于应力-应变、声发射、能量耗散规律研究岩爆孕育过程，建立岩爆判据条件；

⏹结合实验应力-应变、声发射、能量耗散规律分析荷载方式对岩爆形成与发展的影响。

Ø深埋隧道岩爆防治技术措施：

⏹对已有防治技术措施，进行系统全面调研，分析各种防治措施的优缺点及其适用性；

⏹在实验研究基础上，结合现场实际情况，提出合理的岩爆控制措施。

项目研究难点及创新点

Ø难点：

“基于应力-应变、声发射、能量耗散规律研究岩爆孕育过程，建立岩爆判据条件”，该项内容需要进行相关理论研究，具有一定难度。

Ø创新点：

以深埋隧道掌子面推进过程围岩应力变化规律为基础，采用实验室内单轴不同加载速度、三轴不同加卸载条件模拟不同施工速度条件下岩石的力学相应过程，并借助声发射、能量耗散规律，研究岩爆孕育过程，分析应力荷载与岩爆形成之间的关系，建立岩爆发展判据条件，为建立合理防治技术体系提高理论支持。

一、项目组成员分工

姓名

主要项目研究内容

二、立项背景和依据（包括研究目的、意义、国内外研究现状分析及评价）

背景：

岩爆是处于高应力状态下的脆性岩石因开挖导致弹性变形能突然释放而产生的岩石碎化、弹射甚至地震等破坏现象,其力学机制比较复杂,目前关于它的研究还多停留在假说和经验阶段。

作为一种多因素耦合诱导的动力失稳现象,岩爆形成机理的复杂性和相关理论的不完善,使得岩爆的预测理论的实际应用效果不甚理想,至今国内还没有一套成熟的理论和方法。

近年来,越来越多的岩爆问题凸显出来,岩爆不仅破坏生产设备、延误工期,而且严重威胁施工人员人身安全,已成为我国未来深埋地下工程建设中一大技术障碍。

同时微震监测作为一种有效三维空间岩体破裂定位与强度监测的办法得到了迅速的发展。

微震监测技术可以通过声波分析震源破坏事件的时间、位置和震级（也称时空强三要素）,从而为岩爆预报防治提供了潜在的可能性,灵敏度较高的微震监测系统可以捕捉比岩爆震级更小的岩石微破裂前兆事件。

同时由于深部开采效应，卸载条件下岩体的脆性特征明显，岩体变形与破裂过程中的就会产生或多或少会有微破裂前兆，这是岩爆有可能被监测预报和防治的最基本的力学原理。

本项目依据指导老师项目《重庆南川至贵州道真高速公路三泉隧道监控量测》转化而来，具体研究项目所在深埋隧道——三泉隧道的岩爆情况，围绕深埋隧道岩爆倾向性展开研究，研究岩爆防治技术措施

研究目的：

1、采用数值模拟技术，研究深埋隧道推进过程中，围岩应力变化规律；

2、开展单轴不同加载速率、三轴加卸载条件下岩石力学实验，并监测岩石破坏过程声发射规律；

3、基于应力-应变、声发射、能量耗散规律研究岩爆孕育过程，建立岩爆判据条件；

4、结合实验应力-应变、声发射、能量耗散规律分析荷载方式对岩爆形成与发展的影响。

5、对已有防治技术措施，进行系统全面调研，分析各种防治措施的优缺点及其适用性；

6、在实验研究基础上，结合现场实际情况，提出合理的岩爆控制措施。

国内外研究现状分析及评价：

岩爆是处于高应力状态下的脆性岩石，因开挖导致弹性变形能突然释放而产生的岩石碎化、弹射、发生甚至地震等破坏现象，其力学机制比较复杂，目前关于它的研究还多停留在假说和经验阶段。

国内外许多学者从形成机制理论、预测方法、防治措施等诸多方面多洞室岩爆问题进行了广泛的研究（RussenessB.F}E.Hoek，杨淑清，谭以安，王兰生等），正如著名岩石力学工程学家Brown<1988）教授所指出的:

“甚至在岩爆定义上达到一致意见都是困难的，岩爆这个问题的成功答案，目前是全世界很多研究中心进行着研究，它的进展将代表着岩石力学这门学科的发展和重大突破”。

同时随着工程活动的深入，越来越多的岩爆问题又突显出来，所以能够准确的预报岩爆成了需要迫切解决的难题。

作为一种多因素藕合诱导的动力失稳现象，岩爆形成机理的复杂性和相关理论的不完善，使得岩爆的预测理论的实际应用效果不甚理想，至今国内还没有一套成熟的理论和方法。

岩爆的监测预报是个世界性难题，与地震原理一样，岩爆的震源以剪切破裂为主，岩爆也遵从尺度不变性，即没有发现岩爆与地震之间有系统的物理本质差别。

因此，许多研究者据此断定，地震监测预报的低成功率就预示了岩爆监测预报成功的前途暗淡。

意义:

该项目以南川区在建高速公路三泉隧道为工程背景，围绕深埋隧道岩爆倾向性展开研究，并希望通过研究归纳出深埋隧道岩爆倾向性及其防治技术，提前预知深埋隧道施工掘进过程提供岩爆区域的岩爆倾向，并对此作出预防措施。

三、主要研究内容和目标（包括研究方案和技术路线）

基于应力-应变、声发射、能量耗散规律研究岩爆孕育过程，建立岩爆判据条件”，

深埋隧道围岩岩爆倾向性研究，内容包括：

采用数值模拟技术，研究深埋隧道推进过程中，围岩应力变化规律；

开展单轴不同加载速率、三轴加卸载条件下岩石力学实验，并监测岩石破坏过程声发射规律；

基于应力-应变、声发射、能量耗散规律研究岩爆孕育过程，建立岩爆判据条件；

结合实验应力-应变、声发射、能量耗散规律分析荷载方式对岩爆形成与发展的影响。

深埋隧道岩爆防治技术措施：

对已有防治技术措施，进行系统全面调研，分析各种防治措施的优缺点及其适用性；

在实验研究基础上，结合现场实际情况，提出合理的岩爆控制措施。

注：

如为重庆大学大学生科研训练计划（SRTP）立项项目需写明在原项目的基础上进一步深入研究的内容。

四、研究计划和进度

五、预期提供的成果及形式

六、项目研究支撑条件

七、项目经费概算

八、其他

是否重庆大学大学生科研训练计划（SRTP）立项项目

是□，否□

经费配套说明

九、评审、审批意见

学院推荐意见：

主管院长签字：

（公章）

年月日

校评审专家组评审意见：

专家组组长签字：

年月日

学校意见：

（公章）

年月日