岩爆危害预测与控制的数值模拟方法研究
深埋特长隧道岩爆预测与防治分析
深埋特长隧道岩爆预测与防治分析1认识岩爆1.1岩爆什么是岩爆？大多岩爆是如何发生的？岩爆是一种岩体失稳，突然破裂的现象，属于特殊的地质灾害，具有突发性。
多发于岩体坚硬且完整的地质，大多是因为隧道在穿越高地应力地区，由于围岩的应力大于岩体的强度，开挖爆破致使岩体应力二次分布，突然释放岩体中的应变能，在岩爆的同时伴随碎体、块片的弹射和飞出，伴有震动和声响等等，危害极大。
1.2岩爆易发条件（1）隧道埋深大。
大量数据表明，当隧道埋深超出200m 深度时，岩爆有可能发生。
（2）某一区域地质构造活动越是强烈，那么该处地形应力越容易被集中，岩爆发生的可能性加大。
（3）工程实践中发现，工况中河谷岸坡陡竣并有突变时，严重影响着地应力的分散，为岩爆的发生创造了条件。
（4）围岩新鲜坚硬完整有利于地应力储存，该区域容易发生岩爆现象。
1.3岩爆易发时间通常情况下，开挖掌子面的当天岩爆最强烈，持续时间长短不等，大多为几天，如果不加以控制任其发展，持续时间有时长达数月一年不等。
岩爆出现的形式大多为爆裂，对于瀑布沟电站的岩爆，易发时间大多为半夜或上午，如果下雨雨量比较大时更容易发生。
2岩爆预测预测，即对开挖部位发生岩爆的可能进行测算，并预报岩爆的可能级别。
预测有利于预防措施的及时应用，通过对开挖部位的爆破方案、爆破技术参数及起爆网络类型等及时实施优化，以保证施工的安全。
目前，岩爆预测的方法有很多，常见的有：（1）岩爆临界深度预测法；(2) 施工地质超前预报法；（3）岩爆储能测试分析预测法；(4)b R θσ判据预测法；(5) 声发射现场监测预测法；（6）岩体电磁辐射监测预报法。
岩爆预测主要要完成的工作是测定单轴抗压强度R C值和地应力场中最大主应力 1 σ值，借此对岩爆特性进行鉴别，提出有利于爆破开挖施工的优化措施。
大量工程统计表明，当两者关系满足：，则容易发生岩爆。
国内许多专家和学者结合其多年的工程实践经验，建议了如表1所示的一组新的判别临界值：在大量的预测工作中发现，开挖卸载是导致围岩应力重新分布的直接原因，按照一定的比例γσ和呈现出同步上升，γσ和的上升过程中致使岩爆发生。
崩塌危岩体地质灾害的稳定性分析与防治措施研究
崩塌危岩体地质灾害的稳定性分析与防治措施研究稳定性分析是崩塌危岩体地质灾害研究的重要内容之一、其目的是通过分析岩体的力学性质和外力作用情况，评估岩体的稳定性。
稳定性分析常用的方法有解析法、试验法和数值模拟法。
解析法是通过分析岩体内部应力和变形的数学模型来预测其稳定性。
例如，通过应力和位移边界条件，可以推导出对应的稳定性方程，进而求解岩体的稳定状态。
这种方法适用于岩体较简单的情况，但实际工程中往往存在复杂的地质条件和力学问题，因此其应用范围有限。
试验法是通过实验的方式来模拟分析岩体的破坏过程和稳定性变化。
例如，可以通过室内试验或者现场试验的方法，对岩体进行加载、变形、破裂等测试，进而确定其稳定性。
试验法能够为稳定性分析提供准确的数据，但其局限性在于试验成本高、周期长，且试验结果受试验条件的限制。
数值模拟法是通过数值计算的方式，在计算机上建立岩体的数学模型，模拟岩体的应力、变形和稳定性变化。
数值模拟法主要包括有限元法、边界元法、离散元法等。
这些方法可以较好地模拟岩体的复杂力学行为，对于评估岩体的稳定性具有重要意义。
防治措施研究是为了减少崩塌危岩体地质灾害对人类生命财产造成的损失，保护环境和社会稳定。
针对不同的灾害区域和岩体特性，可以采取不同的防治措施。
一方面，可以通过地质灾害监测与预警系统，及时了解岩体的变形变化，预测地质灾害的发生。
同时，加强对危险区域的监测和监控，实时监测岩体的变形与位移，及时采取防护措施，确保人员安全。
另一方面，可以采取工程措施对岩体进行稳定治理。
例如，通过加固岩体的方法，包括钻孔注浆、爆破压裂、锚杆加固等，增强岩体的承载能力和抗滑能力，提高其稳定性。
此外，还可以采取生态措施，如植被恢复、防护林带的建设等，通过保护和恢复植被，增加地表抗滑能力，减少地质灾害的发生。
综上所述，崩塌危岩体的稳定性分析与防治措施研究是减少地质灾害对人类生命财产造成损失的重要工作。
通过稳定性分析，可以了解危岩体的稳定性状况，评估崩塌的危险性。
岩石动态剥落破裂的数值模拟
岩石动态剥落破裂的数值模拟引言岩石动态剥落破裂是地质灾害中的一种严重类型，其产生的原因多样，如地震、爆炸、水力冲击等。
对于这种问题，数值模拟方法已被广泛应用于地质工程领域，以预测和评估岩石动态破裂过程的破坏性和具体效果，以及结构的稳定性和保护性能。
本文将介绍目前常用的岩石动态破裂数值模拟方法，包括有限元法和离散元法，并分析其优劣和应用范围。
一、有限元法有限元法是解决结构力学中的问题的常用方法，包括岩石动态破裂模拟。
其基本思想是将复杂的结构分解成若干个小元素，并对每个小元素进行简化模型假设，利用数值方法对每个小元素进行求解，最后将结果组合得到全局结构的反应。
在岩石动态破裂模拟中，将峰值强度、应力波传播、岩石内损伤等问题转化为有限元数值求解问题，可大幅简化问题的求解过程。
有限元法在岩石动态破裂模拟中的应用主要涉及到以下几个方面：1、破裂过程的数值模拟：破裂过程的分析对于预测和评估破坏的具体情况至关重要，有限元法能够对破裂过程进行数值模拟；2、弹性介质中应力波传播的数值模拟：应力波传播的速度、频率对于岩石破裂具有重要影响，有限元法可以计算弹性介质中应力波传播的特征及其影响；3、岩石内部损伤行为的数值模拟：岩石内部微观结构的变化对于破裂行为的发生有着直接的影响，有限元法可以模拟并计算微观尺度上的变化。
有限元法的优点在于：1、求解过程简便快捷；2、可对各种不同类型和形状的结构进行模拟；3、适用于各种不同工况下的模拟。
其缺点在于：1、仅适用于小小尺度下，如旋转对称或轴对称问题的处理等；2、计算机资源投入较大，对于大规模结构的处理难度较大；3、需要对于每个小元素进行较好的建模。
二、离散元法离散元法是一种分子动力学模型，其首要任务是模拟模型中各种物质颗粒在自然环境下的运动行为，其模型假设是颗粒物的弹性和摩擦不存在。
离散元法最初被应用于地质动力学的问题中，由于其适用范围广、计算速度快、能够对多种不同类型的物体进行建模等优点，迅速成为岩石动态破裂模拟中最常用的方法之一。
岩爆研究思路2
研究思路结合现场工程地质调查、实验数据和三维有限元分析结果对岩爆进行定性和定量分析研究，针对金矿的具体情况，对岩爆监测预报系统进行初步设计，并提出相应的岩爆预防措施。
具体研究内容和方法如下：1.对已有的岩爆研究成果进行系统全面的分析，特别是预测理论方面进行详细的了解，为此次岩爆的研究奠定理论基础。
岩爆的预测方法可以分为理论分析法和现场实测法。
（1）岩爆发生机理通过查阅文献了解到，针对岩爆发生的特点，学术界提出了若干假说，以更好的指导实践。
归纳起来主要有岩石破坏的强度理论、能量理论、冲击倾向性理论、刚度理论、三准则理论、失稳理论、突变理论、分形理论、三因素理论等。
以上理论本质上是有联系的。
例如，失稳理论是对强度理论、刚度理论和能量理论的发展;突变理论也是对强度理论、刚度理论和能量理论的进一步发展;“三因素”理论是冲击倾向理论和能量理论的综合。
所以，目前岩爆机理研究中强度理论、能量理论和冲击倾向理论仍占主导地位。
（2）基于岩石力学理论的岩爆倾向性预测方法1）最大主应力判据由最大主应力、切应力之比作为倾向性判据。
2）最大剪应力判据，剪切破裂型岩爆和断层滑移型岩爆发生的频率虽然较低,但其破坏性却较大。
根据库伦破坏准则，剪切或滑动破坏发生前后滑移面上的剪切应力差称为超量剪应力Ryder（1987年,1988年）等人据此给出了岩爆倾向性的判别指标。
3）根据岩性判据4）能量判据（2）现场实测法1）声发射（Acoustic Emission,AE）监测声波发射AE 法即Acoustic-Emission方法。
它是对岩爆孕育过程直接到监测方法，也是最直接的预报方法。
2）微重力法微重力法是采用物探的方法对岩爆进行预测，其理论基础是脆性岩石的“扩容”现象。
3）地质超前预报岩爆的发生不仅取决于地应力条件，而且还与岩性及其分布特征、岩体结构、断裂和地下水状况及其它因素有关。
4）岩体电磁辐射监测法这一方法是依据完整岩石压缩变形破坏过程中，弹性范围内不产生电磁辐射，峰值强度附近时电磁辐射最强烈，软化后无电磁辐射的原理，采用特制的仪器，现场监测岩体变形破裂过程中发出的电磁辐射“脉冲”信号，通过数据处理和分析研究，来预报岩爆。
有岩爆倾向的交叉巷道支护措施数值模拟分析
有岩爆倾向的交叉巷道支护措施数值模拟分析摘要：交叉巷道暴露面积大，开挖表面光滑性差，是应力集中的多发区域，在脆性岩体环境下容易发生岩爆。
合理的支护方式能改善围岩环境，防止岩爆发生，在选择支护方式上采用flac3d数值模拟软件对不同支护方式进行分析比较，同时使用fish语言从能量、应力等方面岩爆预测判据内置于所建模型的单元体内，在比较岩爆判据的灵敏性的同时优选出合适的韧性支护方式。
该分析方法在使用岩爆判据来优选支护结构，优化支护方式做出了尝试，效果明显。
abstract： the exposed area of cross tunnel is large， the smooth of the surface in excavation is poor， there is stress-prone regions， are prone to be rock outburst in brittle rock， and rational support methods can improve surrounding rock environment， prevent rock explosion occurred. on the selecting support method， it uses flac3d numerical simulation software for analysis and comparison on different supporting methods， uses fish language to make rock explosion criterion insetthe unit of the model， and slects suitable toughness of supporting method when comparing sensitivity of rockburst criterion. the analysis method has made attempts to slect support structure， and optimize support method， using rock burst criterion， the effect isobvious.关键词：采矿工程；岩爆；支护结构；交叉巷道key words： mineral engineering；rock outburst；supporting structure；intersecting service tunnel中图分类号：td8 文献标识码：a 文章编号：1006-4311（2013）06-0046-030 引言冯涛等利用扫描电镜研究了冬瓜山现场岩爆剥落岩石的断口形貌，发现岩爆断口以拉伸为主、剪切为辅的方式破坏，这表明冬瓜山岩爆破坏形式以拉伸破坏为主。
岩石破碎与破裂行为的数值模拟
岩石破碎与破裂行为的数值模拟随着科技的不断发展，数值模拟在各个领域都得到了广泛的应用。
在岩石力学领域，数值模拟可以帮助我们了解岩石的破碎与破裂行为，为工程设计和地质灾害预测提供依据。
岩石是由许多颗粒组成的，这些颗粒之间以不同的方式相互联系。
在外界的作用下，岩石可能会发生破碎和破裂。
为了研究这些现象，我们需要将岩石的物理特性和数学模型相结合，进行数值模拟。
首先，我们需要了解岩石的物理特性。
岩石具有各种力学参数，如抗拉强度、抗压强度、断裂模量等。
这些参数可以通过实验测量得到，然后输入到数值模拟程序中。
接下来，我们需要建立数值模拟的数学模型。
常用的数值模型包括有限元法、离散元法和连续介质力学模型等。
这些模型基于不同的假设和数学原理，可以用来描述岩石的破碎与破裂行为。
有限元法是最常用的数值模拟方法之一。
它将岩石划分为许多小的单元，并根据岩石的物理特性和边界条件，求解出每个单元的位移和应力分布。
通过对岩石内部各个位置的位移和应力进行计算和分析，可以得到岩石的破裂和破碎过程。
离散元法是另一种常用的数值模拟方法，它将岩石中的每个颗粒都看作一个独立的个体，通过计算颗粒之间的相互作用力，来模拟岩石的破裂和破碎行为。
与有限元法相比，离散元法更适用于描述岩体中存在大量颗粒的情况。
除了有限元法和离散元法，连续介质力学模型也被广泛应用于岩石破碎与破裂行为的数值模拟。
这种模型假设岩石是一个连续的介质，通过求解岩石的运动方程和应力平衡方程，得到岩石的变形和破碎情况。
通过数值模拟，我们可以观察到岩石的破裂和破碎行为，以及内部应力和位移的分布情况。
这些信息对于工程设计和地质灾害预测都非常重要。
例如，在隧道开挖工程中，我们可以通过数值模拟来评估岩石的稳定性，进而确定开挖的方法和参数。
在地震预测中，数值模拟可以帮助我们了解地震波在岩石中传播和扩散的过程，提供地震烈度和震源机制的预测。
当然，数值模拟也有一些局限性。
首先，数值模拟需要大量的计算资源和时间。
地下金属矿山岩爆研究进展及预测与防治
地下金属矿山岩爆研究进展及预测与防治摘要：由于采场、人为因素等多方面因素的影响，当前矿山采场的深孔爆破效果未能获得明显改观。
所以，本文针对当前爆破现状，分析了影响深孔爆破效果的主要因素，并采取针对性的改进措施，从而解决这一问题，起到改善深孔爆破效果、提升矿山开采率的目的。
关键词：地下金属矿山；岩爆；进展；防治引言随着浅部矿产资源的耗尽，金属矿开采逐步进入到深部。
矿井进入深部后，其所处环境复杂多变，往往表现出与浅部开采不同的特点，主要体现在深部开采时存在高地应力等特点。
岩爆就是一种深井高地应力下岩体中聚积的弹性变形势能（超过1.0×105J/m3）因开挖扰动在一定条件下突然猛烈释放的动力学灾害现象，表现为岩石的爆裂松脱、剥落、弹射甚至抛掷，也称为冲击矿压。
研究表明，金属矿产资源的深部开采过程中岩爆的发生是一个复杂的非线性力学过程，受到系统内外多种影响因素的综合作用。
由于岩爆的复杂性和突发性，岩爆的预测是深部岩体工程中相关研究者遇到的最棘手的问题之一，国内外还没有形成成熟的理论和方法能够解决岩爆预测问题。
1、工程背景奥同克有限责任公司塔尔德布拉克左岸金矿（下称“左岸金矿”）是紫金矿业集团在吉尔吉斯斯坦投资开发的一座大型黄金矿山。
该矿山矿体赋存于火山环形构造的中央部分，由于受多期构造断裂影响，矿体比较破碎，稳定性很差，极易造成局部垮塌。
矿体岩性组合主要包括石英-绢云母交代岩、石英-碳酸盐交代岩、石英-电气石交代岩，矿体脉岩主要包括闪长岩和破碎闪长二长岩，大部分矿岩属不稳固类型，f=3~17，矿体呈缓倾斜管状和层状（细脉状）产出，倾角25°~40°左右，矿体厚度为16m~90m。
根据左岸金矿矿体开采技术条件，选用上向水平进路充填采矿法开采，具体见图1。
开采时将每个分段划分为四个水平分层按自下而上分层顺序进行开采，在每个分层内划分盘区和进路，进路规格均为4.0m×4.0m （采用1/４三心拱）。
地下工程施工中岩爆发生的判据及防治方法
地下洞室施工中岩爆的预测及防治方法（锦屏建设管理局工程一部周洪波）【题记】锦屏工程中有大量的地下工程，包括公路隧道、辅助洞、一二级地下厂房、二级引水隧洞等，岩爆是地下洞室开挖施工过程中应特别注意的问题。
本文总结了岩爆的特征、类型及分级，对引发岩爆的因素进行分析和归纳，并总结了岩爆可能发生的判据，由此可对岩爆的发生进行预测；通过对岩爆发生因素的分析及判据的总结，本文还总结了一些岩爆的防治措施，可在地下洞室施工中借鉴和应用。
岩爆是一种极为复杂的动力失稳现象，迄今为止，人们对其形成机理还无统一认识。
一般认为，岩爆是高地应力条件下地下洞室开挖过程中，因开挖卸荷引起洞室周边围岩产生应力分异作用，储存于硬脆性围岩中的弹性应变能突然释放且产生爆裂脱落、剥离、弹射甚至抛掷性等破坏现象的一种常见动力失稳施工地质灾害。
它直接威胁施工人员、设备的安全，影响工程进度，已成为世界性的地下工程难题之一。
为此，对在地下洞室开挖过程中是否发生岩爆和可能在哪些部位发生岩爆作出预测和判断，并制定必要的防治措施，以维持围岩稳定和施工安全十分重要。
一、岩爆的特征、类型及分级岩爆是岩体中聚积的高弹性应变能的一种具有代表性的释放现象。
岩爆是突发性的，主要表现为岩体急剧破坏，岩块由岩体表面上突然飞出，而且大部分发生在掌子面及附近的边墙上，与塌方、坍顶有明显不同。
简单地说，岩爆就是地下洞室周边围岩的应力集中，不能承受这种应力集中的岩石发生突然地脆性破坏，而从自由面剥落、弹出或抛射的一种现象。
岩爆的类型可以从多个角度描述，根据岩爆特征，考虑岩爆危害方式、危害程度及其防治对策等因素，可分为：片状剥落型、爆裂弹射型，爆炸抛射型、洞壁垮塌型。
还可将岩爆分为：（1）应变型：指地下洞室周边坚硬岩体产生应力集中，在脆性岩石中发生激烈的破坏，是最一般的岩爆现象；（2）屈服型：指在有相互平行裂隙的地下洞室中，洞室壁的岩石屈服，发生突然破坏，常常是由爆破振动所诱发的；（3）岩块突出型：是因为被裂隙和节理等分离的岩块突然突出的现象，也是因爆破或地震等而诱发的。
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岩爆危害预测与控制的数值模拟方法研究
岩爆是指矿井、地下工程中由于地质结构和地应力的变化而导致的巨大破坏性
能量释放。
岩爆的危害非常严重，可以导致人员伤亡、设备损坏和安全隐患。
因此，对岩爆进行预测和控制非常重要。
数值模拟是一种利用计算机模拟现实过程的方法，它可以以低成本进行大量试验，使我们能够更好地了解和预测岩爆的危害。
本文将介绍利用数值模拟方法进行岩爆危害预测和控制的一些基本原理和方法。
一、数值模拟方法
数值模拟是将现实世界的问题转化为计算机可以处理的数学模型，并通过计算
机模拟在现实系统中各种物理、化学等现象的发展过程，以得到我们感兴趣的信息。
数值模拟方法可以分为有限差分法、有限元法、边界元法等多种。
其中，有限元法是一种广泛应用的方法，因其能够处理多种复杂的工程问题而被认为是最受欢迎的数值模拟方法之一。
二、岩爆危害预测
岩石中的裂隙会导致地应力的变化，进而导致矿井中岩石的破裂和岩爆事故的
发生。
因此，了解裂隙的分布和变化对于岩爆危害的预测非常重要。
数值模拟可以帮助我们了解岩石中裂隙的变化和演化过程。
其中，有限元法可以建立复杂的岩体模型，模拟岩石中各种应力场的变化，并确定岩体破裂的位置和形态。
此外，有限元法还可以预测岩体在不同应力下的破断模式和破碎程度，从而了解岩体的稳定性，预测岩爆危险程度。
三、岩爆危害控制
预测岩爆危害的同时，我们还需要有效地控制岩爆危害。
具体而言，我们可以
从以下几方面入手：
1. 改善矿井通风系统，使矿井内的气流流通良好，避免热量和气体积聚导致爆炸。
2. 采用恰当的爆破技术，减轻爆破震动对岩石的损伤，避免引起岩爆。
3. 对有岩爆危险的工作面进行加强，例如，在矿井中设置支撑和固化设施，以
防止岩石破坏。
4. 定期维护和检查矿井设备和矿井环境，发现问题及时处理，防止事故的发生。
在岩爆危害控制的过程中，数值模拟方法可以帮助我们设计合适的岩体支护方
案和爆破方案，以及优化矿井通风系统，减少岩爆危害。
此外，数值模拟还可以预测岩体在不同压力下的变形和破裂形态，为工程师提供精准的数据。
四、总结
数值模拟方法在岩爆危害预测和控制方面具有重要作用。
建立合适的岩体模型、预测岩石中应力场的变化以及制定恰当的支护和爆破方案，都需要数值模拟方法的支持。
因此，随着计算机技术的不断发展，数值模拟方法将在未来找到广泛的应用，并帮助我们更好地预测和控制岩爆危害。