动力扰动下深部高应力硬岩岩爆发生机理及无单元法数值仿真技术研究

深部地下资源开发过程中，岩体不仅承受着很高的静载荷作用，而且还受到诸如爆破、开采等动力扰动的影响，在深部高应力硬岩中的岩爆现象表现尤为突出，严重威胁着深井开采的安全生产。本项目立足高应力硬岩的基础力学条件，采用理论分析、实验研究和数值仿真等研究方法，并结合工程实践等手段，深入研究硬岩在预应力条件下的静态和动态荷载作用下变形、破坏特性，揭示高应力条件下硬岩的损伤破坏机理；研究深部高应力硬岩在动载荷扰动响应特征，分析预应力载荷下硬岩在扰动下岩石破坏过程中的变形失稳及能量聚集、转化、释放规律，探索动力扰动下硬岩岩爆触发机理，找出比较适合的判据和分级标准；在理论和实验分析模型的基础上，在新型无单元法中引入深部硬岩动态本构模型、破坏准则及扰动响应等规律，建立岩爆的无单元分析法，仿真工程岩爆现象。

深部地下资源开发过程中，岩体不仅承受着很高的静载荷作用，而且还受到诸如爆破、开采等动力扰动的影响，在深部高应力硬岩中的岩爆现象表现尤为突出，严重威胁着深井开采的安全生产。本项目立足高应力硬岩的基础力学条件，采用理论分析、实验研究和数值仿真等研究方法，并结合工程实践等手段，深入研究了硬岩在预应力条件下的静态和动态荷载作用下变形、破坏特性，揭示高应力条件下硬岩的损伤破坏机理；研究深部高应力硬岩在动载荷扰动响应特征，分析预应力载荷下硬岩在扰动下岩石破坏过程中的变形失稳及能量聚集、转化、释放规律，探索动力扰动下硬岩岩爆触发机理，找出比较适合的判据和分级标准；在理论和实验分析模型的基础上，在新型无单元法中引入深部硬岩动态本构模型、破坏准则及扰动响应等规律，建立岩爆的无单元分析法，仿真工程岩爆现象。本项目围绕硬岩在预应力荷载下的静态和动态力学特性比较、深部高应力硬岩在动载荷扰动响应特征、动力扰动下深部高应力硬岩发生岩爆的机理研究及动力扰动下深部高应力硬岩发生岩爆的无单元法仿真技术进行研究，解决了预应力荷载下硬岩的动态静态力学性质，分析在静载和动载条件下的变形、破坏性质及规律及能量聚集转化释放规律，动态本构模型和破坏准则；揭示深部高应力硬岩的动力扰动响应规律及破坏特征，建立针对高应力硬岩岩爆分析无单元法，深入揭示动力扰动下深部高应力硬岩岩爆发生机理。在本项目的资助下，已在国内外核心期刊和重要学术会议上发表署名国家自然科学基金项目资助的研究论文41篇，EI收录9篇，获得授权发明专利5项。