水工高陡岩质边坡微震损伤效应及其失稳机理研究

本项目以西南地区大型水电工程岩质边坡为研究背景，基于“岩质边坡细观岩体微破裂聚积和演化渐进发展是边坡宏观失稳前兆”的学术思想，将岩质边坡微震活动监测与应力场数值分析相结合，通过应力场的演化来解读边坡岩体渐进破裂诱发失稳过程中的微震活动性规律，建立了考虑微震效应的三维弹性损伤演化本构模型，以岩石介质变形过程中的微破裂积累造成的力学性质弱化来反映岩石宏观变形非线性的本质特征，探讨工程扰动作用下水电高陡岩质边坡微破裂萌生、发育、演化、繁衍及相互作用对其宏观结构破坏过程中微震活动性的影响，包括边坡岩体破裂过程中的微震时空分布规律及其失稳的前兆模式，揭示了岩质边坡微震活动性、背景应力场演化与工程扰动之间的联系，提出一套适用于西南地区工程扰动作用下水工高陡岩质边坡稳定性评价机制与灾害预警设计方法。项目研究成果成功推广应用到金沙江白鹤滩水电站左岸边坡稳定性评价和大渡河猴子岩水电站地下洞室群围岩稳定性分析中，促进了西南地区水利水电工程技术的创新和发展，取得了一定的社会效应和经济效益。 项目的研究成果最终形成的研究论文被SCI收录5篇，EI收录10篇；获得中国岩石力学与工程学会科技进步一等奖1次，四川省科技进步三等奖1次；参加国际、国内学术会议12次，培养博士生2人，硕士生1人。超额完成项目的预期目标。 2100433B

随着我国西电东送、南水北调等大型能源工程的不断开发建设，开挖扰动作用下的高陡岩质边坡稳定性问题将日益突出。本课题以正在施工中的四川省大渡河大岗山水电站右岸边坡为研究背景，该边坡自然高度在600 m以上，开挖坡高达400 m之巨，通过对开挖扰动下岩质边坡的现场微震监测、理论分析以及数值模拟试验等手段，深入研究高陡岩质边坡在开挖、固结灌浆、加固措施和大坝蓄水及库水位骤升骤降等作用下其内部岩石微破裂萌生、发育、扩展、贯通与相互作用诱致边坡宏观的可能失稳破坏模式与机理，以及特殊的处理措施；提出一套适用于西部水电站开挖扰动作用下高陡岩质边坡稳定性评价机制与灾害预警设计方法，对于西部大型水电枢纽工程的高边坡安全运营具有重要的理论意义和工程应用价值。

本项目通过对山区地表移动观测资料及滑坡调查资料的分析，结合遥感影响像资料数据，研究山区高陡边坡滑坡（或崩塌）的地形特征参数，即坡高、坡长、坡度、坡向、采区地表及覆岩性质及结构特征。根据矿区井上下对照图分析采动程度、开采深度、开采厚度、工作面尺寸与坡体的相对位置，以及推进方向等采矿地质因素与山区高陡边坡变形的关系，确定引起高陡边坡失稳的相应地质采矿参数的临界值，即引起采动坡体滑坡或崩塌的条件，从而建立高陡边坡滑坡（崩塌）与开采深度、开采厚度、采区工作面尺寸、工作面推进方向、采动程度、覆岩性质、山区地形地貌特征、地表岩（土）层结构与特性的关系模型，即高陡边坡失稳的判别模型。本项目的研究对山区矿区生态环境治理、地质灾害防护和矿井安全生产具有重要意义。

《工程岩体微震机制及其应用》结合工程实际，全面分析和论述工程岩体微震机制、信号规律、频谱特征、微震监测实施与洞室围岩稳定性评价方法。全书共8章，分别介绍了微震机制的研究意义、现状和趋势，岩体损伤与震动规律、岩石声发射释放与信号分析、微震波场特征与震源反演、微震监测工程实施与微震活动规律，以及地下工程微震监测的安全评价技术研究。

《工程岩体微震机制及其应用》可供水电、矿山、隧道、岩土、石油、地质等相关工程领域的广大科技人员、工程技术人员和大专院校师生参考。