地下工程岩爆及其风险评估综述(1)程力学毕业(3)

4．  岩爆的预测预报

以上分析可知，岩爆的影响因素很多。虽然各判别准则都是建立在室内试验或现场调查的基础上，但仅凭一两个岩石指标就对岩体岩爆进行准确预测很不现实。因此，在预测岩爆时有必要全面综合考虑这些因素。

众所周知，岩体是一种多相不连续介质，其工程力学行为及变形和破坏机制在主客观两方面的相当程度上都是随机的，模糊的，也就是不确定的，且更由于获取信息与数据等方面限制和不完全，不充分，它又是不确知的，因此通过经典的力学方法对其描述往往不完备^[17]，对于岩爆尤其如此。冯夏庭教授开创的智能岩石力学在岩爆预测方面独树一帜，它撇开数学力学对岩体的精确描述，通过专家经验及工程实例，建立输出模式到输出模式的非线性映射，再通过网络推理待识别岩爆发生的可能性及烈度。该方法综合考虑了各方面的因素，如岩石的性质、岩体结构、洞室结构、开挖和支护方式等等，是其它方法无法比拟的。采用智能岩石力学方法开发的综合智能系统成功地预测了南非金矿中的一些岩爆事件^[16，17]。

根据对一些岩爆事件的统计，岩爆一般发生在洞室开挖后几小时到几十小时，因此洞室开挖过程中的岩爆监测预报对保证施工安全有重要的意义。

从岩爆发生的机制可知，岩爆发生的过程实际上是围岩应变能释放、应力重新分布的过程，可以通过对洞室的微地震事件（或声发射）的监测来反映能量释放过程^[18,19]。然而现场监测表明，微地震事件的频度与岩爆事件并不存在对应的关系。文献[20]发现，地下洞室开挖过程中的微地震事件的位置分布具有分形特征，其分形维数与能量释放率间存在某种关系。用分形几何对岩爆描述为：岩爆实际上等效于岩体内破裂的一个分形集聚，这个破裂的分形集聚所需能量耗散随分形维数的减少而按指数率增加，即：

如果将其监测结果采用分形几何进行处理，可以较准确地预报岩爆事件。

5．  结语

现有的研究结果表明，岩爆的产生过程是一个突变过程，可以通过尖点突变模型进行解释；岩爆产生的最主要因素包括岩石性质，围岩应力状态，水文与工程地质条件等；地下工程岩爆预测必须综合考虑各种相关因素。

随着能源地下储存、核废料深埋处理、深部矿产资源开采及高地应力地区的隧道建设等大量地下工程建设的发展，岩爆问题成为人们成为目前岩石力学研究的焦点问题之一。深入分析岩爆发生机理、条件、提出岩爆的预测和控制方法对于确保工程安全具有非常重要的意义。

参考文献

1．  张梅英，李廷芥 等. 岩爆形成机理的细观力学实验分析[j]. 内蒙古工业大学学报，16（3）112－117.

2．  谭以安. 岩爆岩石断口扫描电镜分析及岩爆渐进破坏过程[j]. 电子显微镜学报，1989年第2期，41－48

3．  谭以安. 岩爆特征及岩体结构效应[j]. 中国科学b辑，1991年9月第9期，985－991

4．  王文星，潘长良. 现场岩爆发生条件探讨[j]. 西部探矿工程，2002,74（1），54－56.

5．  唐礼忠，王文星. 一种新的岩爆倾向性指标[j]. 岩石力学与工程学报，2002，21（6），874－878.

6．  许东俊，章光 等. 岩爆的应力状态研究[j]. 岩石力学与工程学报，2000，19（2）167－172.

7．  李长洪，蔡美峰 等. 岩石全应力－应变曲线及其与岩爆的关系[j]. 北京科技大学学报，1999，21（6），513－515.

8．  冯涛，王文星，潘长良. 岩石应力松弛试验及两类岩爆研究[j]. 湘潭矿业学院学报，2000，15（1）27－31.

9． 唐宝庆，曹平. 引起岩爆因素的探讨[j]. 江西有色金属，1995，9（4），4－8.

10． 潘一山，章梦涛，李国臻. 洞室岩爆的尖角          突变模型[j]. 应用数学和力学，1994，15（10），893－900.

11． 费鸿禄，徐小荷，唐春安. 地下洞室岩爆突                                   变理论研究[j]. 煤炭学报，1995，20（1），29－33.

12． 钱伟长主编，非线性力学的新发展－稳定性 分叉 突变 混沌[m]. 华中理工大学出版社，1988年.

13． 冯涛，谢学斌 等. 岩石脆性及描述岩爆倾向的脆性系数[j]. 矿冶工程，2000，20（4），18－19.

14． 陶振宇，潘别桐 著. 岩石力学原理与方法[m]. 中国地质大学出版社，1991年.

15． j.a.wang, h.d.park. comprehensive prediction of rock burst based on analysis of strain energy in rocks [j]. tunneling and underground space technology, 16(2001) 49-57

16． 冯夏庭. 地下洞室岩爆预报的自适应模式识别方法[j]. 东北大学学报，1994，15（5），471－475.

17． 冯夏庭 著. 智能岩石力学[m]. 科学出版社，1999年.

18． c.srinivasan, s.k.arora, r.k.yaji. use of mining and seismological parameters as premonitory of rockburst[j] . int. j. rock mech. sci. vol. 34,no. 6.pp1001-1008,1997

19． v.a.mamsurov. prediction of rockbursts by analysis of induced seismicity data[j]. int. j. rock mech. sci. 38(2001) 893-901

20． 谢和平，w. g. pariseau. 岩爆的分析特征和机理[j]. 岩石力学与工程学报，1993，12（1）28－37.

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