巖爆研究現狀淺析

(西藏大學工學院 西藏 拉薩 850000)

一、模型實驗

對巖爆的研究有許多學者運用模型試驗的方法，對巖爆的一些發生機理進行了研究。蘇國韶等[2]利用自主研發的真三軸巖爆試驗機系統，進行了巖爆過程的聲音信號特征研究。徐文勝等[3]進行了巖爆模擬材料的篩選試驗研究，篩選出若干適合作為巖爆模型制作的相似材料。何滿潮等[4]進行了本文開展真三軸條件下，動態加載巷道結構巖體誘發巖爆的模擬試驗研究，對沖擊巖爆試驗系統進行了研發及試驗。

在巖爆的模型試驗中，最常用到的為真三軸巖爆加載系統來模擬地下高應力環境，裝置中配備了高速影像機，聲音接收設備，紅外線成像設備等，可以對巖爆的孕育機制，巖爆的發生過程等進行研究。在模型試驗中，試件的材質、大小、形狀對模型試驗起到了至關重要的作用，對模型試件的選擇是模型試驗的關鍵。在實際生產活動中，巖爆發生時，其彈射的碎石是造成人員傷亡，設備損壞的最主要因素，在模型試驗中，通過高速攝影機可以研究實驗試件的碎屑量、碎屑彈射速度、彈射軌跡等進行研究。巖爆發生時常伴有劇烈的爆破聲，發現前也會有細微的爆裂聲，通過模型試驗中聲音信號監測分析的研究，可以在實際的巖爆預防工作得到應用。巖爆發生過程中伴隨著巖石內部應力的變化，通過紅外熱成像技術對巖石的應力與其溫度場的關系進行研究，為巖爆的預防及其孕育過程研究提供了很好的思路。模型試驗環境雖然與現場環境不同，但在實驗中得到的巖爆發生與預防機制，在實際工程中都擁有很廣闊的應用前景。

二、現場試驗

劉建輝等[5]利用電磁輻射監測儀對電磁輻射法在巖爆監測中的應用進行了研究。陳炳瑞[6]利用聲發射測試系統進行了深埋隧洞 TBM 施工過程圍巖損傷演化聲發射試驗，運用圍巖微破裂識別算法，得出據巖石峰值強度前后的力學特性和聲發射演化規律。于群[7]進行了深埋隧洞巖爆孕育過程及預警方法研究，通過微震監測技術將理論分析、現場監測及數值模擬相結合，研究高地應力、高埋深條件下的巖爆發生規律及所對應的微震活動規律。

現場試驗不同于模型試驗，現場試驗通過在實際工程中的應用，檢驗方法理論的可靠性。現場試驗中許多運用了在模型試驗的實驗成果，結合工程實際應用，如利用聲發射測試系統進行了深埋隧洞 TBM 施工過程圍巖損傷演化聲發射試驗，在模型試驗中，現場噪音的干擾是模型實驗中沒有的。微震監測系統與電磁輻射法進行巖爆監測都在現場試驗中都得到了有效的應用，將實驗成功運用到工程實際中去，是我們進行實驗的最終目的。

三、綜合方法

馮夏庭等[8]為研究巖爆孕育過程的動態調控的方法，通過系統的室內實驗和現場綜合對巖爆過程進行了觀測。邱道宏等[9]依據TSP203系統及巖爆判別指標和RBF神經網絡地應力反演數學模型進行了隧洞超前地質探測和地應力場反演的巖爆預測研究。李永兵[10]在黑石嶺進行了公路隧道脆性巖體巖爆機理與模擬方法研究，通過對險道施工區域巖樣進行單軸壓縮實驗、巴西劈裂實驗及巖爆室內模擬試驗采集到的聲發射數據，

在實際工程中，巖爆的實錄、發生機制、超前預報及控制技術往往需要多種方法相結合，通過數值模擬結合模型試驗的理論，在現場實驗中得以應用，得以改良，最終形成成熟的理論體系。在現有工程中，神經網絡數學模型的運用、現場試驗數據，與模型試驗有關理論成果相結合，形成了巖爆的預測與判別系統，為巖爆預防控制提供了可靠的保障。