基于能量原理的岩爆倾向性判据
2021-07-16孙飞跃范俊奇郭佳奇石晓燕刘希亮朱斌忠张恒源
孙飞跃,范俊奇,郭佳奇,3,石晓燕,刘希亮,3,朱斌忠,张恒源
(1.河南理工大学土木工程学院,河南 焦作 454000;2.军事科学院国防工程研究院,河南 洛阳 471023;3.河南省地下工程与灾变防控重点实验室,河南 焦作 454000)
岩爆是地下工程开挖过程中,积聚的弹性变形能瞬间释放而产生突然爆裂的动力失稳现象,常伴有岩石弹射或抛出、强烈震动、巨大的声响和气浪等现象[1]。自1738年英国South Stafford 锡矿发生首次岩爆以来,世界范围内已有南非、印度、日本、中国以及欧美等国家和地区相继发生过岩爆[2–4]。岩爆具有很强的突发性、局部性、隐蔽性和危害性,极大地威胁着现场施工人员和设备的安全,同时给深地工程设计和施工安全带来了严重挑战[5]。因此,确切认清岩爆发生机制、准确掌握岩爆孕育演化规律以及岩爆发生的可能性、精准预测岩爆活动的强弱,是目前亟待开展的工作。
迄今为止,国内外岩石力学工作者和工程技术人员以深部岩体力学和非线性动力科学理论为指导,从理论分析、数值模拟、现场监测以及试验等方面,针对岩爆判据与岩爆分级开展了深入研究,并基于各自的假设提出了相应的预测评价指标。在岩爆判据与岩爆分级理论研究方面,国内外专家学者从不同角度相继提出了数十种经典岩爆判据和烈度分级,如E. Hoek 判据、Russenes判据、Turchaninov 判据、Kidybinski 能量判据、Motycaka 能量比法、Barton 判据、二郎山公路隧道判据以及谷-陶判据等[6–13]。在现场监测研究方面,学者们开展了大量工作,取得了一些卓有成效的研究成果,如微震监测法、声发射监测法、微重力法、声波探测法、红外热像法等[14–18]。……
