岩爆研究现状浅析

(西藏大学工学院 西藏 拉萨 850000)

一、模型实验

对岩爆的研究有许多学者运用模型试验的方法，对岩爆的一些发生机理进行了研究。苏国韶等[2]利用自主研发的真三轴岩爆试验机系统，进行了岩爆过程的声音信号特征研究。徐文胜等[3]进行了岩爆模拟材料的筛选试验研究，筛选出若干适合作为岩爆模型制作的相似材料。何满潮等[4]进行了本文开展真三轴条件下，动态加载巷道结构岩体诱发岩爆的模拟试验研究，对冲击岩爆试验系统进行了研发及试验。

在岩爆的模型试验中，最常用到的为真三轴岩爆加载系统来模拟地下高应力环境，装置中配备了高速影像机，声音接收设备，红外线成像设备等，可以对岩爆的孕育机制，岩爆的发生过程等进行研究。在模型试验中，试件的材质、大小、形状对模型试验起到了至关重要的作用，对模型试件的选择是模型试验的关键。在实际生产活动中，岩爆发生时，其弹射的碎石是造成人员伤亡，设备损坏的最主要因素，在模型试验中，通过高速摄影机可以研究实验试件的碎屑量、碎屑弹射速度、弹射轨迹等进行研究。岩爆发生时常伴有剧烈的爆破声，发现前也会有细微的爆裂声，通过模型试验中声音信号监测分析的研究，可以在实际的岩爆预防工作得到应用。岩爆发生过程中伴随着岩石内部应力的变化，通过红外热成像技术对岩石的应力与其温度场的关系进行研究，为岩爆的预防及其孕育过程研究提供了很好的思路。模型试验环境虽然与现场环境不同，但在实验中得到的岩爆发生与预防机制，在实际工程中都拥有很广阔的应用前景。

二、现场试验

刘建辉等[5]利用电磁辐射监测仪对电磁辐射法在岩爆监测中的应用进行了研究。陈炳瑞[6]利用声发射测试系统进行了深埋隧洞 TBM 施工过程围岩损伤演化声发射试验，运用围岩微破裂识别算法，得出据岩石峰值强度前后的力学特性和声发射演化规律。于群[7]进行了深埋隧洞岩爆孕育过程及预警方法研究，通过微震监测技术将理论分析、现场监测及数值模拟相结合，研究高地应力、高埋深条件下的岩爆发生规律及所对应的微震活动规律。

现场试验不同于模型试验，现场试验通过在实际工程中的应用，检验方法理论的可靠性。现场试验中许多运用了在模型试验的实验成果，结合工程实际应用，如利用声发射测试系统进行了深埋隧洞 TBM 施工过程围岩损伤演化声发射试验，在模型试验中，现场噪音的干扰是模型实验中没有的。微震监测系统与电磁辐射法进行岩爆监测都在现场试验中都得到了有效的应用，将实验成功运用到工程实际中去，是我们进行实验的最终目的。

三、综合方法

冯夏庭等[8]为研究岩爆孕育过程的动态调控的方法，通过系统的室内实验和现场综合对岩爆过程进行了观测。邱道宏等[9]依据TSP203系统及岩爆判别指标和RBF神经网络地应力反演数学模型进行了隧洞超前地质探测和地应力场反演的岩爆预测研究。李永兵[10]在黑石岭进行了公路隧道脆性岩体岩爆机理与模拟方法研究，通过对險道施工区域岩样进行单轴压缩实验、巴西劈裂实验及岩爆室内模拟试验采集到的声发射数据，

在实际工程中，岩爆的实录、发生机制、超前预报及控制技术往往需要多种方法相结合，通过数值模拟结合模型试验的理论，在现场实验中得以应用，得以改良，最终形成成熟的理论体系。在现有工程中，神经网络数学模型的运用、现场试验数据，与模型试验有关理论成果相结合，形成了岩爆的预测与判别系统，为岩爆预防控制提供了可靠的保障。