本书紧密围绕深埋高地应力大型地下洞室开挖围岩稳定性这一具有经济价值和社会意义的热点科学课题，依托国家重大水电工程项目--猴子岩水电站地下厂房洞室群为工程背景，基于高精度微震监测技术，结合理论分析、数值模拟、常规监测、现场调研等方法，系统开展了大型地下洞室开挖强卸荷过程围岩稳定性研究。构建了完整记录大型地下洞室开挖强卸荷过程的微震监测系统，开发了考虑波速分层和空洞效应的射线追踪定位算法，解译了微震信号频谱特性与岩体破裂特征的联系，揭示了地下洞室开挖诱发的岩体内部微破裂萌生、发育、扩展直至贯通的时空演化机理，提出了基于微震震源多参数的围岩大变形预警方法，开展了考虑微震损伤效应的围岩稳定性反馈分析，可为大型地下洞室施工期安全提供重要理论支撑和技术指导，促进我国西南地区水电工程技术的创新与发展。该书可供从事岩石力学、地下工程安全性与稳定性等方面的工程技术人员及高等院校、科研院所有关专业的师生参考。
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目录
第1章 绪论 1
1.1 地下洞室围岩稳定性研究意义 1
1.2 国内外研究现状 3
1.2.1 地下洞室围岩稳定性分析方法 3
1.2.2 微震监测技术及其应用 8
第2章 猴子岩水电站地下厂房微震监测系统 12
2.1 工程背景 12
2.1.1 工程概况 12
2.1.2 地下厂区工程地质条件 14
2.1.3 地下厂区地应力 16
2.1.4 地下厂房洞室开挖支护进度 18
2.2 微震监测系统布设 19
2.2.1 微震监测系统组成 19
2.2.2 传感器空间优化布置及安装 21
2.2.3 微震监测系统空间拓扑结构 24
第3章 复杂岩体微震定位方法 26
3.1 射线追踪技术及算例分析 27
3.1.1 射线追踪方程 28
3.1.2 射线追踪方法 29
3.1.3 FMM算法与改进的MSFM算法简介 32
3.1.4 MSFM算法走时计算算例 35
3.2 基于MSFM的复杂岩体定位算法 42
3.2.1 目标函数选取 42
3.2.2 复杂岩体定位算法设计 46
3.2.3 定位算法理论模型试验 48
3.3 工程验证 56
3.3.1 水电工程边坡微震定位速度模型建立 56
3.3.2 爆破事件走时正演验证 59
3.3.3 定位效果对比和分析 60
第4章 基于S变换的微震信号频率特征分析 68
4.1 波形频率特征处理分析方法 68
4.1.1 常用频率分析方法 69
4.1.2 基于S变换的微震信号时频域内分解 77
4.2 基于频率特征的微震信号识别模型 79
4.2.1 岩石破裂与爆破振动信号频率特征分析 80
4.2.2 基于GA-BP神经网络的信号识别模型 84
4.2.3 微震信号识别模型建立及应用软件 89
第5章 地下洞室开挖卸荷过程微震活动特征 92
5.1 微震震源参数简介 92
5.2 微震时空活动演化特征 95
5.2.1 微震事件时间分布特征 95
5.2.2 微震事件空间分布特征 96
5.3 微震活动的施工响应 104
5.4 微震活动与传统监测数据对比 112
5.5 微震聚集区震源参数特征研究 115
5.5.1 震源破坏特征参数 116
5.5.2 开挖卸荷强度控制的微震聚集区震源参数特征 118
5.5.3 断层控制的微震聚集区震源参数特征 120
第6章 基于微震震源多参数的地下洞室围岩大变形预警 123
6.1 地下厂房开挖卸荷引起的围岩变形 124
6.2 地下厂房围岩大变形过程震源参数演化特征 126
6.2.1 微震活动率与能量 126
6.2.2 能量指数与视体积 127
6.2.3 微震信号频率 128
6.2.4 b值 129
6.2.5 分形维数 132
6.3 地下洞室围岩大变形震源参数预警机制 135
第7章 考虑微震损伤效应的地下洞室围岩稳定性反馈分析 137
7.1 微震活动与围岩损伤 138
7.2 考虑岩石微破裂尺度的损伤模型 140
7.3 考虑微震损伤效应的地下洞室围岩稳定性反馈分析 142
7.3.1 数值计算模型 142
7.3.2 计算结果分析 144
7.3.3 讨论 151
参考文献 152
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