深埋洞室开挖爆破振动诱发围岩破坏机理大学研究生创新专项资金项目申请表

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1、附件三：南昌大学研究生创新专项资金项目申请表项目名称：深埋洞室开挖爆破振动诱发围岩破坏机理申请人：XXX指导教师：XXX培养单位(签章):填报时间:2016年4月13日南昌大学研究生院制一、项目申报人基本情况姓名XXX性别男（像片）出生年月1991.12籍贯XXX在读学历层次硕士入学日期2015.9在读专业结构工程身份证号码411423199112025099指导师姓名XXX研究方向本科(硕士)毕业学校XXXX专业土木工程所在院系建筑工程学院E-mailXXX@qq.com联系电话无手机XXX二、项目基本情况项目主要研究内容（2000字以内。文科包括：研究的主要问题、目的、意义、研究方法、创新

2、点等；理工科包括：主要问题、关键技术、解决方案、研究方法、创新点等）：1.研究意义江西地处华南成矿区的中心地带，是我国的矿产资源大省，享有“世界钨都”、“稀土王国”，铜、钨、铀、钽、稀土、金、银“七朵金花”等桂冠，丰富的矿产资源为江西省的经济和社会发展提供了重要的物质保障。全球人口数量的逐年增长和世界经济的蓬勃发展对矿产资源的需求量与日俱增，矿产资源开采强度不断加大，浅部资源日渐消耗乃至濒临枯竭，国内外矿山都相继进入深部资源开采状态。目前江西省境内的部分矿山也正在进入千米以下的开采深度。如丰城矿区B2煤层开采深度已达900~1100m；曲江矿区目前主要开采水平为-850m以下，212工作面已达

3、-904m开采水平；鸣山煤矿矿井已进入地下750m开采深度；WS铜矿的开采深度已延伸到地下610m。此外，岿美山钨矿中的石英脉型黑钨矿体向下延伸已达700m，矽卡岩型白钨矿体向下延深已达到600m，目前大部分钨矿已进入500~800m的开采深度。地应力实测结果表明，江西省钨矿采深大于500m的深部岩体其地应力可达20~40MPa。深埋洞室高地应力岩体爆破开挖是炸药爆炸产生的动应力和地应力共同作用的结果，动静荷载的共同作用常导致围岩发生片帮、板裂等开裂破坏现象，并诱发微地震，甚至可能产生强烈的岩爆和围岩持续松动大变形等工程灾害[1-4]。如何实现深部矿产资源的安全、高效开采对保证江西省的经济社会

4、可持续发展具有重大意义。爆破荷载产生的岩体振动引起岩体原始裂纹激活和扩展、以及结构面松动和滑移，常造成洞室围岩发生应力型破坏或结构性灾变，是岩体开挖爆破最为严重的危害之一。国内外对爆破振动作用下地下洞室的动力响应特征、破坏机理、安全判据及控制措施等方面进行了系统的研究，取得了大量具有实用水平的研究成果。但以往的研究主要针对浅埋洞室，对于深埋洞室开挖地应力卸荷影响下的爆破振动安全问题尚缺乏深入系统的研究，大多参照浅埋地下洞室的研究成果。这影响了深埋地下洞室爆破开挖效果和施工效率，严重情况下甚至会引发工程灾害。本项目以江西省深部矿产资源开采和我国西南高地应力区水电工程建设中的深埋洞室爆破开挖过程为

5、背景，采用理论分析、数值计算和现场监测试验相结合的综合方法，研究深埋洞室爆破开挖过程中爆炸荷载与岩体开挖卸荷(包括重分布的静态地应力和开挖瞬态卸荷附加动应力)共同作用下的围岩振动及引起的岩体损伤破坏，揭示静态地应力场和岩体开挖瞬态卸荷动力扰动对围岩爆破振动破坏的影响机理。研究成果对揭示深埋洞室开挖扰动区形成机理与演化规律、完善爆破振动安全控制理论等方面具有重要的理论意义，而且在深部采矿、水利水电和核废料处置等深部岩体工程的优化设计与施工控制方面具有实用价值和应用前景。2.国内外研究现状分析和发展趋势深部岩体开挖效应与安全控制是近年国内外岩体力学领域研究的热点和重点之一。关于地应力和开挖卸荷对包

6、括爆破振动在内的岩体爆破开挖效应的影响，国内外研究者主要从静力和动力两方面开展了研究，主要包括静态地应力对爆破破岩机理、爆炸应力波传播、围岩破坏形态等方面的影响；以及岩体开挖动态卸荷对扰动区的形成机理、扰动区内岩体力学特性等方面的影响。上世纪70年代，H.K.Kutter和C.Fairhurst[5]对岩体单轴受压条件下炮孔周围爆生裂纹传播过程进行了试验研究；近年来，F.V.Donze等[6]、G.W.Ma和X.M.An[7]、Z.Aliabadian等[8]、A.Omer[9]、O.Yilmaz和T.Unlu[10]、白羽等[11]采用各种数值模拟方法研究了不同地应力状态下单个炮孔周围爆生裂

7、纹的扩展过程和岩体开裂区的分布特征。一致认为地应力的存在改变了爆生裂纹的传播方向和扩展长度，爆破产生的裂纹首先呈辐射状从炮孔壁向外传播，而后逐渐平行于最大地应力方向向外扩展；炮孔周围的爆破开裂区呈椭圆形分布，在平行于最大地应力方向上裂纹分布密集且较长；随着地应力水平的提高，裂纹扩展范围不断减小，地应力相当于提高了岩体的抗拉强度，对爆破致裂起抑制作用。但国内学者谢源[12]认为爆生裂纹的扩展主方向不