岩体力学高地应力的现状以及预测
高地应力
2、调整围岩加应力状态，消除或减轻岩爆：①喷洒 高压水：爆破后立即向工作面及附近洞壁岩体喷 洒高压水，喷洒范围延长到离工作面100m处，施 作锚杆时，再利用锚杆孔向岩体深处洼水，以增 强岩体的塑性，减弱岩体的脆性，经常保持岩体 的潮湿状态，可降低岩爆的强烈程度。②超前应 力解除：在强烈岩爆区，可在隧道两侧拱脚附近 打地应力释放孔，孔深3.0m，间距0.5~1.0m，拱 部则以0~10的仰角打超前应力释放孔，孔径 42mm以上，孔深根据钻机性能，尽可能加深， 使前方拱部围岩的高地应力提前释放。 使用岩台车施工时，在掌子面周边拱线处钻两 排4.5m~5m深的炮眼，炮眼间距50cm，外插用 30度左右，间隔装药，引爆后在拱部2~3m以上的 岩体内部形成一个爆破松动圈，截断岩体内部应 力的集中，使岩体本身形成一个保护层。
高地应力现象
1. 2. 3. 4. 5.
岩芯饼化现象。 岩爆。（图1） 探硐和地下隧道洞地洞壁产生剥离，岩体锤 击为嘶哑声并有较大变形。 岩质基坑底部隆起、剥离以及回弹错动现象。 （图2） 野外原位测试测得的岩体物理力学指标比实 验室岩块试验结果高。（图3）
图1
图2 2
图3
高地应力区域隧道施工
研究高地应力应注意的问题
（一）关于岩体的浅塑状态
可以通过莫尔强度包络线来判断岩石（体）发生 何种破坏及形式。若应力圆位于莫尔包络线以内， 岩体处于弹性状态并不发生破坏；若二者相交或是 相切，则岩体出现塑性状态或断裂状态。 当 σ v = σ H ，应力状态所构成的应力圆只是横坐标 轴上的一点，在这种应力状态下，岩体单于永远呈 稳定状态，不会破坏。 我们把初始应力状态下岩体单元处于稳定（弹性 状态而一旦开挖就会处于塑性（破坏）状态的岩体， 称为岩体浅塑状态。
岩石力学与地震动力学研究现状及未来
岩石力学与地震动力学研究现状及未来地震是极具破坏性的自然灾害，而地震的发生和发展受到地震波传播和反射的影响，在地震工程学领域，研究地震波对建筑物、桥梁、隧道等工程设施产生的影响是十分必要的。
岩石力学与地震动力学就是这方面的重要分支之一，它关注的是岩石中物理力学变化的连续性及其与地震波动力学的相互作用，研究岩石中断裂和破坏机理以及地震波在岩石中的传播规律。
本文将从现状、问题和未来发展三个方面，对岩石力学与地震动力学进行阐述。
一、现状1、研究方法多元化岩石力学与地震动力学的研究采用了多种方法，包括了现场实验、室内试验、分析计算等多项技术手段，结合了物理、力学、地学、数学等多学科知识，为理解岩石和地震现象提供了有效的途径。
例如，地震断裂力学、地震波传播模拟等方法已经成为岩石力学与地震动力学研究中重要的手段。
2、研究受社会关注随着地震时有发生，人们对于地震的研究和防范也越来越重视，岩石力学与地震动力学研究的目的也逐渐从基础研究转向了应用研究。
如地震波的数值模拟和建筑的抗震设计研究等，这些应用研究的成果也能够为社会的安全保障作出贡献。
二、问题1、研究成果难以应用岩石力学与地震动力学的研究面临的主要 challenge 是研究成果难以直接应用于实际中，如何将理论研究与实践结合起来是关键所在，需要在研究中不断探索新的应用方向和方法。
2、研究领域局限性大岩石力学与地震动力学研究领域大多局限于地质体的力学特性和构造，由于缺乏对地质体的完整认识，不同地区对于地质体的分类和研究方法也不尽相同，因此需要不断探索和创新，丰富其研究领域。
三、未来1、多领域交叉未来的岩石力学与地震动力学研究必须要更加跨学科、更容易推广应用。
在研究中，需要与工科领域、气象科学、数学、实验和测量等领域达成跨学科交叉合作，关注的不再是某一领域的问题，而是面向更多的社会问题进行深入研究。
2、数据智能化技术的不断进步将会为岩石力学与地震动力学的应用研究提供更多的可能性。
第五节 高地应力地区的主要岩石力学问题
（二）高地应力现象 （1）岩芯饼化现象。 （2）岩爆。 （3）探硐和地下隧道洞地洞壁产生剥离， 岩体锤击为嘶哑声并有较大变形
（4）岩质基坑底部隆起、剥离以及回弹错 动现象.
图6-26 基坑边坡回弹错动
（5）野外原位测试测得的岩体物理力学指标比 实验室岩块试验结果高。
图6-27 高地应力条件下岩体变形曲线
二 处理高地应力的岩石力学原则 (1)及早发现，及早作出对应措施和准备工作 (2)及早降低应力，释放能量。具体做法是：在开挖 面上及时打超前密集小孔；或从开挖面内向内钻孔 和在一定深度内放炮，在一定范围内形成破碎带， 降低洞周的应力。 （3）及早采取临时性和永久性防护措施，使岩爆与 施工人员一定程度隔离开来。在设计支护结构时， 宜设计柔性支护。 （4）工程中设计一定的应力降低措施：切割应力释 放槽，尽量避免引起应力集中的开挖形态，避免不 必要的小型叉洞和形状突变的洞形。
二、高地应力判别准则和高地应力现象
（一）高地应力判别准则 （1）目前国际国内无统一的标准。 （2）国内一般岩体工程以初始地应力在 20-30MPa为高地应力(大于800米深)。 （3）由于不同岩石，弹性模量不同，岩石的 储能性能也不同。按《工程岩体分级标准》 （GB50218-94）：Rc / max 4 称为极高初始地 应力，Rc / max 4 7 为高地应力。 其中：Rc 为岩石单轴饱和抗压强度； max 为垂直洞轴线方向地最大初始地应力。
第五节 高地应力地区的主要岩石力学问题
一、研究高地应力问题的必要性 • 研究高地应力本事就是岩石力学的基本 任务。 • 岩体的本构关系、破坏准则以及岩体中 应力传播规律都受到地应力大小的变 化而变化。 • 随着采矿深度的增加、我国中西部的开 发，尤其是水电工程建设，在高地应力 地区出现特殊的地压现象，给岩体工程 稳定问题提出了新课题。
深部开采工程岩石力学现状及其展望
深部开采工程岩石力学现状及其展望摘要：随着浅部资源的日益减少，进入深部开采已成为国内外矿产资源开采的必然趋势。
深部“三高一扰动”的复杂力学环境，使得深部岩体力学特性及其工程响应有着明显的不同，同时也在造成了岩爆、突水、顶板大面积来压和采空区失稳等灾害性事故在程度上加剧，频度上提高，成灾机理更加复杂。
因此，正确认识深部开采工程岩行力学与浅部开采岩石力学的区别，深入研究深部开采条件下的岩体力学特性、工程稳定性控制理论及其设计方法，对于避免深部资源开采中的重大事故发生，降低深部开采的成本，提高经济效益，保证21世纪我国主体能源的后备储量，具有重要的理论指导意义和现实意义。
关键词：深部开采；岩石力学；现状；展望深部开采岩石力学，主要是指在进行深部资源开采过程中引发的与巷道工程及采场工程有关的岩石力学问题。
目前，对能源的需求逐步增加，开采强度也不断加大，这些都造成了浅部资源的日益减少，因而国内外的矿山都相继进入深部资源开采状态。
而开采深度的不断增加，工程灾害也随之增多，这对深部资源安全高效的开采造成了巨大威胁。
1.深部开采岩体的力学特点1.1开采环境深部开采和浅部开采最明显的区别在于深部岩石所处的特殊环境，也就是“三高一扰动”的复杂力学环境。
“三高”主要是指高地温、高地应力和高岩溶水压。
“一扰动”主要是指强烈的开采扰动。
当进入深部开采后，岩体呈现塑性状态，即由各向不等压的原岩应力引起的压、剪应力超过岩石的强度，并且对岩石造成破坏。
1.2力学行为特性深部岩石的“三高一扰动”复杂环境，对深部岩体的组织结构、基本行为特征和工程响应产生根本性的影响。
主要表现在深部岩体动力响应的突变性，深部岩体应力场的复杂性，深部岩体的大变形和强流变性，深部岩体的脆性一延性转化，深部岩体开挖岩溶突水的瞬时性等五个方面。
2 深部开采工作今后研究重点2.1强度确定在浅部开采条件下，由于所处的地应力水平比较低，其工程岩体强度一般采用岩块的强度即可，即在实验室对岩块迸行加载直至破坏所确定的强度。
岩石应力松弛特性研究现状与展望
岩石应力松弛特性研究现状与展望于怀昌;史广诚;刘汉东;赵阳【摘要】介绍了岩石应力松弛与岩石工程长期稳定的相关性,分析了单轴压缩、多轴压缩和剪切应力条件下岩石的应力松弛研究现状,在此基础上,探讨了目前研究中存在的不足之处,提出了岩石应力松弛研究的方向.【期刊名称】《山西建筑》【年(卷),期】2016(042)036【总页数】3页(P63-65)【关键词】岩石;应力松弛;单轴压缩;多轴压缩【作者】于怀昌;史广诚;刘汉东;赵阳【作者单位】华北水利水电大学资源与环境学院,河南郑州450011;华北水利水电大学资源与环境学院,河南郑州450011;华北水利水电大学资源与环境学院,河南郑州450011;华北水利水电大学资源与环境学院,河南郑州450011【正文语种】中文【中图分类】TU452岩石的蠕变和应力松弛直接与岩石的长期强度以及工程的长期稳定性相关，因此，它们一直是岩石流变力学特性研究的两个重要方面。
恒定应力作用下，变形随时间增大而增大的现象称为蠕变，恒定应变作用下，应力随时间增大而减少的现象称为应力松弛，如图1所示。
工程实践表明，在地下洞室、巷道、边坡工程中应力松弛现象普遍存在，工程往往由于岩石的应力松弛而导致变形、破坏［1］。
因此，对于工程的长期稳定和安全来说，岩石的抗松弛性能同样具有重要的影响作用。
尽管研究人员已认识到研究岩石应力松弛特性的重要性，但由于要求试验仪器能够长时间保持应变恒定，因此，岩石应力松弛试验技术难度较大。
目前，与岩石蠕变试验成果相比，岩石应力松弛试验研究成果还相对较少。
下面分别就单轴、多轴、剪切等不同应力条件下，对国内外开展的岩石应力松弛特性研究现状进行阐述。
1.1 单轴压缩应力松弛特性研究周德培［2］进行了中粒石英砂岩单轴压缩应力松弛试验，分析了岩石的应力松弛特征。
基于试验数据，采用双指数函数经验模型描述了岩石的应力松弛行为。
李永盛［3］分别对大理岩、粉砂岩、红砂岩以及泥岩进行了单轴压缩应力松弛试验，分析了四种岩石的应力松弛规律，得出了存在连续型和阶梯型两种常见岩石应力松弛曲线形态的结论。
岩石力学研究的现状和未来
岩石力学研究的现状和未来引言岩石力学是运用力学原理和方法来研究岩石的力学以及与力学有关现象的一门新兴科学。
它不仅与国民经济基础建设、资源开发、环境保护、减灾防灾有密切联系，具有重要的实用价值，而且也是力学和地学相结合的一个基础学科。
岩石力学的发生与发展与其它学科一样，是与人类的生产活动紧密相关的。
早在远古时代，我们的祖先就在洞穴中繁衍生息，并利用岩石做工具和武器，出现过“石器时代”。
公元前2700年左右，古代埃及的劳动人民修建了金字塔。
公元前6世纪，巴比伦人在山区修建了“空中花园”。
公元前613-591年我国人民在安徽淠河上修建了历史上第一座拦河坝。
公元前256-251年，在四川岷江修建了都江堰水利工程。
公元前254年左右（秦昭王时代）开始出钻探技术。
公元前218年在广西开凿了沟通长江和珠江水系的灵渠，筑有砌石分水堰。
公元前221-206年在北部山区修建了万里长城。
在20世纪初，我国杰出的工程师詹天佑先生主持建成了北京-张家口铁路上一座长约1公里的八达岭隧道。
在修建这些工程的过程中，不可避免地要运用一些岩石力学方面的基本知识。
但是，作为一门学科，岩石力学研究是从20世纪50年代前后才开始的。
当时世界各国正处于第二次世界大战以后的经济恢复时期，大规模的基本建设，有力地促进了岩石力学的研究与实践。
岩石力学逐渐作为一门独立的学科出现在世界上，并日益受到重视。
目前国际上已建和正建的大坝，最大高度超过300m，地下洞室的最大开挖跨度超过50m，矿山开采深度超过4000m，边坡垂直高度达1000m，石油开采深度超过9000m，深部核废料处理需要考虑的时间效应至少为1万年，研究地壳形变涉及的深度达50-60km，温度在1000oC以上，时间效应为几百万年。
今后，随着能源、交通、环保、国防等事业的发展，更为复杂、巨大的岩石工程将日益增多。
但是，国际上有许多工程由于对岩石力学缺乏足够的研究，而造成工程事故。
其中最著名的是法国马尔帕塞（Malpasset）拱坝垮坝及意大利瓦依昂（Vajont）工程的大滑坡。
高地应力软岩大变形机理及防治措施研究现状
高地应力软岩大变形机理及防治措施研究现状作者：何欣来源：《卷宗》2019年第32期摘要：随着我国基础设施建设的不断发展，在各种复杂地质环境下修建的隧道会越来越多，特别是在围岩软弱，高地应力存在的隧道中。
在这种隧道的施工期间，隧道周边支护结构受力不断增加，受力时间长，变形增大。
最终导致支护结构变形破坏，严重影响正常施工。
为了有效的给出防治措施，就必须先弄清楚高地应力下软岩大变形的机理。
关键词：高地应力;大变形机理;防治措施1 引言近年来，我国的经济建设取得了巨大的进步，基础设施的建设发展迅速。
隧道的建设在我国的基础设施建设中有着举足轻重的地位。
目前隧道建设过程中隧道埋深越来越大，初始应力越来越高。
隧道周边也存在许多软弱围岩，软弱围岩一般认为是强度不高、表面风化严重、流变作用明显、破碎的具有这一类特质的岩石的总称。
在这种环境下修建隧道时，流变大、位移大等问题不断涌现。
基于这种情况，对其变形机理和防治措施研究成为了工程工作者的研究重点。
2 高地应力隧道大变形机理及防治措施研究该怎么定义高地应力呢？陶振宇[1]认为高地应力环境是指上部岩体总的质量小于岩体水平应力分量时。
目前对软岩的定义大致可以分为三种，分别是工程定义、指标化定义和描述性定义。
何满潮根据软岩的塑性机理和强度变化特征，把软岩划分为了四种，分别是高应力软岩、膨胀性软岩、复合型软岩、节理化软岩。
对于变形的产生，Terzaghi[2]根据大变形产生的原因将大变形划分为了两类。
第一类是挤出变形。
是指隧道开挖后岩体应力重新分布，造成部分岩体受力超过限制而产生变形。
第二类是膨胀变形，指围岩中的一些膨胀性矿物质与水发生反应而变形破坏。
除此之外，Anagnostou[3]认为大变形可以在任意岩层中产生，这是因为大变形主要取决于地应力的初始状态和岩层强度。
2.1 下面将列举二个例子分析高地应力软岩大变形机理及防治措施研究2.1.1 榴桐寨隧道[4，5]榴桐寨隧道是成都到兰州铁路线上一个必经隧道，它位于茂县与龙塘之间，修建时采取的是左线和又线分开修建的方案，其中左线和右线间距为30-40m。
地应力主要测试和估算方法回顾与展望_王成虎
ASＲ 法 会 受 到 测
第5 期
王成虎： 地应力主要测试和估算方法回顾与展望
973
图 1 非弹性应变恢复法原理示意图 （ Amadei and Stephasson，1997）
Fig． 1 Principal behind the anelastic strain recovery （ Amadei and Stephasson，1997）
warpinski和teufel1986在表l原地应力测试和估算方法汇总t铀lelsummaryofinsitilst懈s姻6matememods方法类别序号中文名称英文名称缩写l非弹性应变恢复法差应变曲线分析法差波速分析法andasticstrainrecoveiyasr2di归ferentialstraincuheanalysisdsca基于岩芯的方法3dibrentialwavevelocityanalysisdwvadrillinginducedfiactuieincoredifc4饼状岩芯岩芯诱发裂纹法corediscingcdacousticemissionmethodae5声发射法6圆周波速各向异性分析法岩芯二次应力解除法微裂隙岩相分析法轴向点荷载分析法微型水压致裂法套筒压裂法原生裂隙水压致裂法套芯解除钻孔崩落孔壁诱发张裂缝钻孔变形钻孔渗漏实验地倾斜调查断层滑动反演新构造运动节理测绘火山口排列调查震源机制解地球物理测井微震测井定向circumferena1velocityanisotr叩ycva0vei撕ngofarchivedcore0cacpetr鸭mphicex锄ination0fmicrocracks789axialpointloadtesc10micr0hydraulicfhcturinghfslvefracturingsfhydraulictest0verco血幄method0c基于钻孔的方法1112ofpreexistingfractureshf1314boreholebreakoutsbbo15drillinginducedfi粥turesdif16boreholedeibnnationkako扛testlidt1718earthtiltsunrev19faultslipdata地质学方法20sudacem印pigofneotectonicjointsvolc飘icventaligimenteanhquakeal2122mechanisms地球物理方法地震学方法23geophysicajlo晤ng伽玛射线正交偶极子声波测井扁千斤顶法24jackigmethodsu凼cereliefmetllods基于地下空间25表面解除法反分析法的方法26reverseanalysismethod注
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高地应力地区岩体工程岩爆预测研究状况2009级水利水电工程专业第五组指导教师：伍迪（西昌学院工程技术学院，四川西昌 615013）摘要从高地应力的含义、岩爆及其主要特征、岩爆烈度分级及其预测方法、岩爆安全防护与防治工程措施等方面着手，较为系统地阐述了国内外高地应力与岩爆有关问题的研究现状。
【关键词】高地应力岩爆研究现状High stress area rock engineering rock burst prediction researchsituation[ Abstract ]From the meaning of high geostress, and its main features, rock burst of rock classification and its prediction method, the intensity of the safety protection and prevention of rock burst from the aspects such as engineering measures, and comparatively systematically expounds the high ground stress at home and abroad and the present situation of the study of rock problems.【 key words 】: High geostress Rock burst Research status1高地应力的含义国内外对高地应力的含义迄今还未达成统一的认识。
例如，工程实践中大多将大于20 MPa的硬质岩体内的初始应力称为高地应力；法国隧协、日本应用地质协会和前苏联顿巴斯矿区等部门在勘察、设计阶段则采用岩石单轴抗压强度(Rb)和最大主应(δ)的比值Rb 。
(即岩石强度应力比)来划分地应力高低级别(表1)，这样划分和评价的实质是可以反映岩体承受压应力的相对能力。
表1 国外部分国家地应力分级方案地应力级别高地应力 中等地应力 低地应力岩石强度应力比（Rb/δ） <2 2～4 >4我国陶振宇教授(1983)对高地应力给出了一个定性的规定：所谓高地应力是指其初始应力状态，特别是它们的水平初始应力量，大大地超过其上覆岩层的岩体重量。
这一定性规定强调了水平地应力的作用。
天津大学薛玺成等(1987)建议用下式来划分地应力量级：011/n I I =式中 1I — — 实测地应力的主应力之和；1I — — 相应测点的自重应力主应力之和； n — — 比值。
显然，表2中薛玺成等人的地应力分级方案在表2 地应力分级方案(薛玺成等。
1987)地应力级别 一般地应力 较高地应力 高地应力n l ～ 1．51．5～2 >2 说明n=1时为纯重力应力场在应力场中30％ ～5o ％是造应力产生的，其余为重力场应力 50％ 以上的地应力值是由构造应力产生的物理概念上与陶振宇教授的高地应力定性规定并无本质区别。
姚宝魁、张承娟(1985)认为，陶振宇等人的分级、评价方法没有考虑岩体的变形和稳定条件，因而在工程建设实践中没有实用值；他们认为，应从工程岩体的变形破坏特性出发，来考虑地应力对不同岩体的影响程度，建议以下式作为判断高地应力的标准：1015~02d σ≥（..）R实际上，上式继承了Barton 等人(1974)Q 系统分类指标的物理概念。
我国建设部、国家技术监督局1994年联合发布的《岩土工程勘察规范》(GB50021—94)附录2中也采用岩石强度应力比(Rb ／z ．)来划分高地应力级别，这是迄今为止可以参照的我国最具权威性的规范标准，它规定：Rb ／z ．=4～ 7为高地应力，Rb ／z <4为极高地应力。
显见，我国的这一规定中高地应力的含义与表1中的国外部分国家地应力分级方案有很大出入，这反映出不同国家对高地应力的定义是很悬殊的。
实际上，我们认为，高地应力是一个相对的概念，并且它与岩体所经受的应力历史和岩体强度、岩石弹性模量等诸多因素有关。
中科院孙广忠教授(1993)就曾指出：强烈构造作用地区，地应力与岩体强度有关；轻缓构造作用地区，岩体内储存的地应力大小与岩石弹性模量直接有关，即弹性模量大的岩体内地应力高、弹性模量小的岩体内地应力低。
孙广忠教授还提出了高地应力地区的6大地质判断标志(表3)，表3中同时还列出了低地应力地区的一些地质判断标志，以便对比分析。
表3 高、低地应力地区的地质标志高地应力地区的地质标志低地应力地区的地质标志1围岩产生岩爆、剥离现象 2围岩收敛变形大3软弱夹层挤出4钻孔出现饼状岩芯5开挖无渗水现象6开挖过程有瓦斯突出1围岩松动、塌方、掉块2围岩渗水3岩体节理中有夹泥4岩脉内岩块松动，强风化5断层或节理中有次生矿物晶族、孔洞等2 岩爆问题及研究现状2．1 岩爆及其主要特征岩爆是高地应力条件下隧道开挖后来不及作初期支护或初期支护加固强度不够的情况下所发生的围岩失稳现象，一般二次衬砌完成后，较少再有岩爆现象发生。
岩爆就其破坏机制而言，是一种开挖卸荷条件下高地应力区地下洞室岩体自身积蓄的大量弹性应变能突然猛烈释放所造成的拉张脆性或张、剪脆性并存的急剧破裂或爆裂破坏灾害现象。
爆裂破坏所造成的岩块(片)则可以爆裂松脱、爆裂剥离、爆裂弹射或抛掷等不同方式脱离母岩体，进而直接威胁施工人员、设备的安全，增大超挖和落石的处理，增加支护工程量，直接影响工程进度和造价。
发生岩爆时的主要特征可以归纳为以下7点：(1)围岩坚硬、质脆，岩爆岩石单轴抗压强度Rb大于50 MPa。
(2)岩爆活动既不发生在非常完整的岩体中，也不发生在节理很发育的Ⅱ、Ⅲ类围岩中，主要发生在Ⅳ、V类围岩中，具有明显的岩体结构效应。
(3)岩爆洞段岩体表面较为干燥，有地下水存在或断裂部位不发生岩爆。
(4)掘进过程中，掌子面至3倍洞径范围内岩爆活动一般较为频繁，且多发生在断面周边不园顺处及壁面凹凸不平处等洞室周壁应力易集中部位。
距掌子面3倍洞径之外的范围，岩爆则逐渐减少。
(5)岩爆洞段的埋深可大可小，埋深不是判定岩爆发生与否的重要依据。
例如，秦岭隧道埋深77 m 就有2次岩爆发生。
(6)岩爆发生的时间迟早不一，有的开挖爆破稍后随即就会发生，有的则要滞后若干时日或一个多月才会发生。
(7)岩爆随时间的延续有向深部累进性发展的特征，因而岩爆地段应及时采取合理有效的喷锚初期支护措施，否则后患无穷。
2．2 岩爆烈度分级及其预测方法：工程实践中为便于实际操作，国内外学者大多将岩爆烈度划分为轻微岩爆、中等岩爆、强烈岩爆3级，并主要采用洞壁围岩切向应力与其单轴抗压强度Rb之比值zo／Rb作为岩爆判据。
zo／Rb≤0．3，一般不会发生岩爆；O．3<zo／Rb<0．7，会发生轻微岩爆；O．7<~zo／Rb<0．9，会发生中等岩爆；zo／Rb≥0．9，会发生强烈岩爆。
高地应力区岩爆洞段施工过程中的预测预报研究工作非常重要。
目前受诸多条件的限制，国内外对岩爆预测预报的主要方法主要有以下几种：(1)利用某些特殊地质现象进行的宏观超前预报法这些特殊的地质现象诸如：钻孔岩芯饼裂现象；探洞现场大剪试验或表面应力解除时，岩体四周被解除后，底部会自动断裂甚至会被弹起；岩石应力— — 应变全过程试验曲线异常等等。
这些现象均预示着其岩体具有较高的地应力，可以帮助我们判断岩爆是否会发生。
例如，日本Kan —Etsu 公路隧道在施工过程中，超前水平钻孔中所发现的岩芯饼裂区就与开挖后的岩爆区完全一致，这为及时采取预防提供了依据。
3 岩爆的主要影响因素岩爆的产生有外部和内部两方面的原因。
其外因在于: 岩爆通常发生在高地应力的地下岩体中。
由于在岩体中开挖洞室, 改变了岩体赋存的空间环境, 引起了洞室周围的岩体应力重新分布和应力集中。
其内因在于: 岩爆一般发生在硬岩中, 其岩石矿物结构致密度、坚硬度较高。
岩体在变形破坏过程中所储存的弹性变形能不仅能满足岩体变形和破裂所消耗的能量, 还有足够的剩余能量转换为动能, 使逐渐被剥离的岩块弹射出去, 而形成岩爆。
针对影响岩爆的一些主要因素, 人们提出了不同的准则, 它们大致可分为3 类。
3、1 岩爆的产生与洞室围岩应力有关(1) Ru ssenes 岩爆判别法Ru ssenes 曾提出了一个岩爆分级表, 根据洞室的最大切向应力θσ与岩石点载荷强度S I , 建立了岩爆烈度关系图。
把S I 换算成岩石单轴抗压强度θσ, 并根据Russenes 图可得(2) Tu rchan inov 岩爆判别法 Tu rchan inov 根据科拉半岛希宾地块的矿井建设经验, 提出了岩爆活动性由洞室切向应力θσ和轴向应力D σ 之和与C σ之比值确定:(3) Hoek 岩爆判别法Hoek 等总结了南非采矿巷道围岩破坏的观测结果, 提出了对岩爆分级的判别式为(4) 岩爆判别的综合形式根据上述Ru ssenes, Tu rchan inov, Hoek 等人的经验判据, 为在下面进行综合评判中考虑/c θσσ影响, 我们提出关于/c θσσ的岩爆判据的综合形式如下:(4) 岩爆判别的综合形式根据上述Ru ssenes, Tu rchan inov, Hoek 等人的经验判据, 为在下面进行综合评判中考虑/c θσσc 影响, 我们提出关于/c θσσc 的岩爆判据的综合形式如下:3、2 岩爆的产生与岩性的关系岩爆的发生与否及其烈度大小与岩性有关, 例如岩石抗压强度与抗拉强度、弹性模量与泊松比、节理分布等。
通常发生岩爆的岩石是致密的, 影响岩爆的最主要岩性是单轴抗压强度和单轴抗拉强度。
在陆家佑提出的岩爆判据中, 当/c θσσ满足下式时将产生岩爆:/c θσσS ≥K3. 3 岩爆的产生与能量有关60 年代中期, Cook 等人总结了南非的岩爆研究工作后指出, 若随着采掘范围的扩大,岩体2围岩系统在其力学平衡破坏时所释放的能量大于所消耗的各种能量即产生岩爆。
70年代将布霍依诺等提出的能量理论作为判断岩爆发生的能量判据。
在80 年代, Kidyb in sk i 提出了弹性能量指数W et[ 7 ] , 它是弹性岩石试件在受力变形过程中, 达到峰值强度以前积累的弹性应变能与卸载所得的耗损应变能之比: et sp st W =Φ/Φ式中: sp Φ、st Φ由如图2 所示的加、卸载应力2应变曲线下包围的面积求得。
弹性能量指数也称为冲击倾向指数。
其值越大, 破坏时释放的能量也越多。
因此它能较好地反映岩爆的存在及其烈度。
图2 弹性能量指数的测定曲线60 年代中期, Cook 等人总结了南非的岩爆研究工作后指出, 若随着采掘范围的扩大,岩体2围岩系统在其力学平衡破坏时所释放的能量大于所消耗的各种能量即产生岩爆。