内容简介
《节理化岩体硐室围岩变形破坏机制与防控技术》共7章，系统地介绍了静动态荷载下节理化岩体硐室围岩变形破坏机制与防控技术方面的基本理论与工程实践，主要内容包括节理化岩体硐室围岩变形破坏机制研究现状、静载下节理化岩体硐室围岩失稳破坏能量演化机制及判据、静载下节理化岩体硐室围岩失稳破坏声发射变异性及前兆信息，以及静载下节理化岩体硐室围岩失稳破坏特征及其控制、动载下节理化岩体硐室围岩力学响应特征及其破坏机制与控制、冲击扰动下矿山井下节理化岩体硐室围岩稳定性分析与控制等方面的原创基础性研究和工程应用成果。
《节理化岩体硐室围岩变形破坏机制与防控技术》可供土木、矿业、交通、水利水电、工程地质等领域的研究和设计单位的研究设计人员、企业管理人员和工程技术人员参考，也可供高等院校有关专业的教师和研究生阅读。
目录
1 概述
1.1 研究背景
1.2 研究意义
1.3 研究现状
1.3.1 节理岩体变形破坏机制
1.3.2 完整岩体硐室围岩变形破坏机制及稳定性
1.3.3 节理化岩体硐室围岩变形破坏机制及稳定性
1.3.4 节理岩体中应力波传播特性
1.4 研究内容
参考文献
2 静载下节理化岩体硐室围岩失稳破坏能量演化机制及判据
2.1 试验方案
2.1.1 试样加工及说明
2.1.2 试验设备
2.1.3 试验过程
2.2 静态力学特性分析
2.2.1 轴向应力·应变关系
2.2.2 强度与变形特性
2.3 失稳破坏能量演化机制分析
2.3.1 破坏过程中能量转化
2.3.2 能量计算原理
2.3.3 能量演化过程及规律
2.3.4 能量分配规律
2.3.5 失稳破坏能量机制
2.4 失稳破坏能量判据分析
参考文献
3 静载下节理化岩体硐室围岩失稳破坏声发射变异性及前兆信息
3.1 声发射测试技术
3.1.1 声发射信号及其表征参数
3.1.2 声发射测试设备
3.1.3 声发射测试说明
3.2 岩石失稳破坏过程与声发射信号相关性
3.3 失稳破坏过程中声发射时序参数变异性特征
3.3.1 声发射事件特征
3.3.2 声发射能量演化特征
3.3.3 声发射事件率和能率相关性
3.3.4 声发射6值演化特征
3.4 失稳破坏过程中声发射频域参数变异性特征
3.4.1 声发射频率演化特征
3.4.2 声发射信号峰频与幅值相关性
3.5 声发射信号作为工程岩体破坏前兆信息探讨
3.5.1 岩石试样破坏的声发射前兆信息
3.5.2 工程岩体失稳破坏的声发射前兆信息
参考文献
4 静载下节理化岩体硐室围岩失稳破坏特征及其控制
4.1 数字图像相关方法
4.1.1 数字图像相关方法简介
4.1.2 数字图像相关方法变形测试原理
4.1.3 数字图像相关系统及操作
4.2 硐室围岩周边静态应力分布特征
4.3 失稳破坏过程中变形场演化特征
4.3.1 完整岩体硐室试样变形场特征
4.3.2 含平行节理岩体硐室试样变形场特征
4.3.3 含交叉节理岩体硐室试样变形场特征
4.3.4 变形场演化特征比较
4.4 失稳破坏机制分析
4.4.1 裂纹扩展过程及破坏模式
4.4.2 破坏过程中白色斑块形成机制分析
4.4.3 失稳破坏特征分析及失稳控制建议
参考文献
5 动载下节理化岩体硐室围岩力学响应特征及其破坏机制与控制
5.1 试验方案
5.1.1 试样加工
5.1.2 试验设备
5.1.3 试验过程
5.2 SHPB试验有效性验证
5.3 动态力学特性分析
……
6 冲击扰动下矿山井下节理化岩体硐室围岩稳定性分析与控制
7 结论、展望及建议
前言/序言
地下空间开发和利用是人类社会发展、经济建设及国家安全战略需求的必然选择。岩体是矿山、水利水电、隧道等地下工程中最常见的施工对象之一。岩体作为一种非线性、非连续性、非均质性和各向异性的天然地质体，经过漫长的地质作用后其内部随机分布有不同尺度的节理、裂隙、软弱夹层和断层等不连续结构面。地下硐室通常建在含有复杂节理形态的岩体中，节理的存在会严重劣化硐室围岩的完整性和承载能力，硐室受扰动后容易发生失稳破坏，同时也会改变硐室围岩中的应力分布模式，导致硐室围岩产生不同的破坏模式，增加了硐室围岩体力学响应行为的复杂性和难预测性。因此，节理岩体中硐室围岩的力学响应行为、稳定性及其控制问题已成为岩石力学领域重点关注和亟待解决的关键科学问题之一。
在开挖扰动影响下，围岩体自身复杂的力学特性及其所处的复杂多变的地质构造环境导致地下工程硐室围岩表现出不同的变形破坏类型，如向内挤压变形、片帮剥落、溃屈破坏、冒顶、塌方、岩爆、冲击地压等。这些灾害可能会给地下工程造成不可估计的损失，甚至会造成大型机械设备损坏和人员伤亡，严重危险地下工程的安全运营。尤其是现在国内外很多地下工程不断向深部延伸，以岩爆、冲击地压等为典型特征的动力灾害发生频度和强度呈明显上升趋势，地下工程节理化岩体硐室围岩的复杂力学特性更加突显，这为地下工程硐室围岩的有效支护带来了巨大挑战。因此，准确掌握地下工程节理化岩体硐室围岩裂纹扩展、变形演化过程和失稳破坏机制及其稳定性是进行支护设计、预防和控制地下工程灾害的重要基础，对保障地下工程安全高效施工与运营具有重要的现实意义。
节理化岩体硐室围岩失稳是一个典型的非线性力学问题。本书从地下工程中节理化岩体硐室围岩稳定性及其控制这一关键科学问题出发，基于物理模拟试验方法，结合声发射监测、数字图像相关方法等技术手段系统地研究了完整岩体硐室围岩和节理化岩体硐室围岩（含平行节理岩体硐室围岩、含交叉节理岩体硐室围岩）在静态荷载作用下的静态力学特性、能量演化与分配规律、声发射性能变异细观机理、渐进式失稳破坏演化过程及其机制，对比分析了平行和交叉节理角度对上述研究对象的影响。在此基础上，进一步探究了完整岩体硐室围岩和节理化岩体硐室围岩在不同冲击气压下的动态力学特性、应力波波动特性、能量耗散特征和突发式失稳破坏机制，对比分析了平行和交叉节理角度对上述研究对象的影响，并与静载下的力学响应行为进行了比较。最后，采用离散元数值模拟方法（3DEC）研究了山东三山岛金矿节理化岩体巷道围岩在不同工况下的冲击失稳破坏特征，分析了巷道围岩的失稳破坏机制，并提出了相应的失稳控制理论及技术措施。
本书的编写衷心感谢恩师蔡美峰院士的指导，以及本团队师生提供的帮助。本书的出版得到了国家自然科学基金项目（项目号：52204084）、国家重点研发计划项目（项目号：2022YFC2904102、2022YFC2905600和2022YFC3004601）、北京科技大学青年教师学科交叉研究滚动项目（项目号：FRF-IDRY-GD22-002）、佛山市科技创新专项资金项目（项目号：BK22BE024）等项目的支持，在此表示感谢。
由于作者水平有限，书中不足之处，敬请读者批评指正。
