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《岩石力学与工程学报》2019年“陈宗基讲座”暨岩爆孕育机制、预测模型与灾害控制高端论坛

岩石力学与工程学报 2018年第9期37卷 J0001-J0002页

“陈宗基讲座”是中国岩石力学与工程学会、《岩石力学与工程学报》为了纪念已故的国际著名岩土力学专家、我国岩石力学与工程学科的奠基人、中国岩石力学与工程学会首任理事长、中国科学院院士陈宗基先生所设，是我国岩石力学与工程领... 详细信息

“陈宗基讲座”是中国岩石力学与工程学会、《岩石力学与工程学报》为了纪念已故的国际著名岩土力学专家、我国岩石力学与工程学科的奠基人、中国岩石力学与工程学会首任理事长、中国科学院院士陈宗基先生所设，是我国岩石力学与工程领域最高学术论坛。“陈宗基讲座”每年举行一次，该讲座设立至今已成功举办九届，分别由我国著名岩石力学专家孙钧院士、王思敬院士、钱七虎院士、周维垣教授、葛修润院士、郑颖人院士、谢和平院士、何满潮院士和陈祖煜院士主讲。

关键词：《岩石力学与工程学报》中国科学院院士讲座灾害控制预测模型论坛机制岩爆

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岩爆条件和岩爆支护

岩爆条件和岩爆支护

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《岩石力学与工程学报》2019年“陈宗基讲座”暨岩爆孕育机制、预测模型与灾害控制高峰论坛

作者：李春林挪威科技大学地质科学与石油工程系挪威特隆赫姆7491

首先介绍应变岩爆和矿震岩爆的发生条件，提出解释岩爆的球-崖概念模型，然后介绍2个金属矿山应变岩爆和矿震岩爆的案例。应变岩爆由应力集中引起，通常量级较小，在围岩中爆深比较浅。应变岩爆一般在埋深超过1 000 m初次开挖的岩体中... 详细信息

首先介绍应变岩爆和矿震岩爆的发生条件，提出解释岩爆的球-崖概念模型，然后介绍2个金属矿山应变岩爆和矿震岩爆的案例。应变岩爆由应力集中引起，通常量级较小，在围岩中爆深比较浅。应变岩爆一般在埋深超过1 000 m初次开挖的岩体中。在已经经受过扰动的岩体中开挖，应变岩爆明显减少，甚至完全消失。矿震岩爆与旧断层滑移或者新断层形成有关。矿震岩爆量级分布宽，高量级矿震岩爆对围岩的破坏范围比应变岩爆大得多。还对岩爆支护方法的历史做了简要回顾，介绍了从软支护、硬支护到高能支护的演变过程和这些方法的理论根据。目前广泛采用的岩爆支护方法是使用高能屈服锚杆和高强临空面约束构件金属网和金属网带。理想的岩爆支护应该能够有效地把岩爆能转化为岩体支护构件变形能和围岩破坏能。

关键词：岩石力学岩爆应变岩爆矿震岩爆岩爆概念模型岩体支护高能屈服锚杆

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岩爆孕育过程研究

岩爆孕育过程研究

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《岩石力学与工程学报》2019年“陈宗基讲座”暨岩爆孕育机制、预测模型与灾害控制高峰论坛

作者：冯夏庭肖亚勋丰光亮姚志宾陈炳瑞杨成祥苏国韶东北大学深部金属矿山安全开采教育部重点实验室辽宁沈阳 110819 中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程国家重点实验室湖北武汉430071 广西大学工程防灾与结构安全教育部重点实验室广西南宁530004

以岩爆孕育过程为主线，论述了各个方面的最新进展。首先，阐述岩爆的主要类型、4个等级、TBM和钻爆法诱发的岩爆特征、不同岩性发生的岩爆的特征。分析研究岩爆孕育过程的室内岩样试验、室内物理模型试验、数值模拟、现场综合观测、现... 详细信息

以岩爆孕育过程为主线，论述了各个方面的最新进展。首先，阐述岩爆的主要类型、4个等级、TBM和钻爆法诱发的岩爆特征、不同岩性发生的岩爆的特征。分析研究岩爆孕育过程的室内岩样试验、室内物理模型试验、数值模拟、现场综合观测、现场监测等技术手段，揭示了不同类型岩爆孕育过程的机制和不同施工方法诱发不同类型岩爆的微震演化规律，讨论岩爆估计方法和基于微震信息的岩爆区域和等级的定量预警方法，给出不同施工方法诱发不同类型岩爆的动态防控技术：开挖优化设计方法、应力释放优化设计方法、吸能支护设计优化方法和动态调控方法，用一个实际工程的岩爆监测预警与动态控制案例，介绍了提出方法的应用效果。最后，讨论了岩爆孕育过程研究的主要发展方向。

关键词：岩石力学岩爆孕育过程机制监测预警动态控制

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不同应力路径下灰砂岩力学特性与强度参数研究

不同应力路径下灰砂岩力学特性与强度参数研究

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《岩石力学与工程学报》2019年“陈宗基讲座”暨岩爆孕育机制、预测模型与灾害控制高峰论坛

作者：姜玥周辉卢景景张传庆高阳陈珺中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程国家重点实验室湖北武汉430071 中国科学院大学北京 100049

基于常规岩石力学试验设备与自行研制的岩石空心圆柱扭剪试验系统，开展灰砂岩直剪试验、常规三轴压缩试验与空心圆柱三轴压缩(内外压相等与内外压不等)试验，研究不同应力路径下岩石的力学特性和强度参数。通过比较常规三轴压缩试验与... 详细信息

基于常规岩石力学试验设备与自行研制的岩石空心圆柱扭剪试验系统，开展灰砂岩直剪试验、常规三轴压缩试验与空心圆柱三轴压缩(内外压相等与内外压不等)试验，研究不同应力路径下岩石的力学特性和强度参数。通过比较常规三轴压缩试验与空心圆柱三轴压缩(内外压相等)试验结果，验证了岩石空心圆柱扭剪试验系统以及采用空心圆柱试样进行试验的可行性，内外压不等的空心圆柱三轴压缩试验可以反映中间主应力对强度参数的影响。通过比较不同类型试验获取的灰砂岩强度参数，认为按D-P准则整理的岩石空心圆柱三轴压缩(内外压不等)试验数据，获取的强度参数能合理地反映应力状态和应力路径的影响。

关键词：岩石力学空心圆柱试样复杂应力状态三轴试验强度参数

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基于核磁共振技术的弱胶结砂岩干湿循环损伤特性研究

基于核磁共振技术的弱胶结砂岩干湿循环损伤特性研究

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《岩石力学与工程学报》2019年“陈宗基讲座”暨岩爆孕育机制、预测模型与灾害控制高峰论坛

作者：宋勇军张磊涛任建喜陈佳星车永新杨慧敏毕冉西安科技大学建筑与土木工程学院陕西西安710054

为研究岩石在干湿循环作用下的损伤演化规律，采用核磁共振技术对不同干湿循环条件下的弱胶结砂岩进行测试，得到岩石的T2谱分布曲线、谱峰面积及孔隙度。结果表明，随着干湿循环次数的增加，岩石T2谱曲线逐渐向右移动，但移动幅度逐渐... 详细信息

为研究岩石在干湿循环作用下的损伤演化规律，采用核磁共振技术对不同干湿循环条件下的弱胶结砂岩进行测试，得到岩石的T2谱分布曲线、谱峰面积及孔隙度。结果表明，随着干湿循环次数的增加，岩石T2谱曲线逐渐向右移动，但移动幅度逐渐减小;T2谱面积及孔隙度随干湿循环次数的增加逐渐增大，但其增长速率不断降低。采用孔隙度定义岩石损伤度，分析孔隙度与岩石损伤度之间的量化关系，并建立不同干湿循环次数与损伤度之间的函数关系。发现干湿循环作用对岩石的损伤程度随循环次数的增大而增加，但随着循环次数的持续增加，损伤速率不断降低，干湿循环作用对岩石的损伤程度趋于定值。

关键词：岩石力学干湿循环核磁共振 T2谱分布孔隙度损伤度

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冻结饱和砂岩三轴压缩力学特性及强度预测模型研究

冻结饱和砂岩三轴压缩力学特性及强度预测模型研究

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《岩石力学与工程学报》2019年“陈宗基讲座”暨岩爆孕育机制、预测模型与灾害控制高峰论坛

作者：杨更社魏尧申艳军王磊刘慧董西好李晓晋西安科技大学建筑与土木工程学院陕西西安 710054

人工冻结法是富水软岩地区地下工程的重要施工方法,探究冻结岩石强度特性的研究具有重要的理论研究价值和工程实际意义。白垩系饱和砂岩为研究对象,开展不同温度(+20 ℃,0 ℃,-10 ℃和-20 ℃),不同围压(0,2,4和6 MPa)条件下三轴压缩试... 详细信息

人工冻结法是富水软岩地区地下工程的重要施工方法,探究冻结岩石强度特性的研究具有重要的理论研究价值和工程实际意义。白垩系饱和砂岩为研究对象,开展不同温度(+20 ℃,0 ℃,-10 ℃和-20 ℃),不同围压(0,2,4和6 MPa)条件下三轴压缩试验。研究结果表明冻结作用对饱和砂岩力学特性有着较大影响：(1)相同围压,温度由+20℃降到-20℃时,峰值强度提高2～4倍;(2)相同温度,围压由0 MPa升至6 MPa时,峰值强度提高1～3倍;(3)此外冻结状态下黏聚力可提高5倍,内摩擦角出现增大趋势。随后基于5种已有强度准则理论,以试验数据为参数计算各准则表达式并对比分析各准则对饱和砂岩冻结强度的预测效果,结果表明Rocker准则能够更为准确和方便的预测不同温度下饱和砂岩强度,并依此提出考虑温度效应的饱和砂岩Rocker强度准则,并验证了其具有良好的预测效果,上述结果将为低温环境下岩石力学特性研究及地下冻结T程设计施工提供有益的参考。

关键词：岩石力学冻结砂岩三轴压缩变形破坏强度预测

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巷道岩爆过程能量演化特征实验研究

巷道岩爆过程能量演化特征实验研究

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《岩石力学与工程学报》2019年“陈宗基讲座”暨岩爆孕育机制、预测模型与灾害控制高峰论坛

作者：梁鹏张艳博田宝柱姚旭龙孙林刘祥鑫华北理工大学矿业工程学院河北唐山063210 华北理工大学河北省矿业开发与安全技术重点实验室河北唐山063210

开展双轴加载条件下巷道岩爆声发射监测实验，分析巷道岩爆过程宏观破坏特征，并与现场岩爆发生过程进行对比研究;借助声发射能量参数，分析岩爆宏观破坏过程能量积聚、释放规律及能量的时间效应，重点探讨水平载荷对岩爆过程能量演化... 详细信息

开展双轴加载条件下巷道岩爆声发射监测实验，分析巷道岩爆过程宏观破坏特征，并与现场岩爆发生过程进行对比研究;借助声发射能量参数，分析岩爆宏观破坏过程能量积聚、释放规律及能量的时间效应，重点探讨水平载荷对岩爆过程能量演化规律的影响，进一步从能量的角度揭示巷道岩爆的发生机制。研究结果表明：巷道岩爆存在平静期、颗粒弹射、岩片剥落伴随颗粒弹射、爆裂喷射4个典型阶段特征，但在颗粒弹射、片状剥离现象后会出现"短暂平静期"，即巷道岩爆经历了平静期→颗粒弹射→短暂平静期→岩片剥落伴随颗粒弹射→短暂平静期→爆裂喷射的演化过程。巷道岩爆过程平静期对应能量的积聚过程，颗粒弹射、岩片剥离伴随颗粒弹射和剧烈喷射对应能量的释放过程，而"短暂平静期"内能量发生机制与水平载荷有关。一方面，水平载荷增大，岩爆孕育过程积聚的能量显著增加，为岩爆发生提供了足够的动力源;另一方面，水平载荷增大，"短暂平静期"内能量由积聚过程逐渐转变为释放过程，导致颗粒弹射到剧烈喷射阶段能量持续释放，且能量释放速度加快：上述两方面的综合作用致使高水平载荷下岩爆孕育过程聚集的大量能量在短时间内快速释放，从而诱发突发性强、破坏性大的岩爆灾害，同时预测的难度也加大。

关键词：岩石力学巷道岩爆声发射能量积聚能量释放岩爆机制

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岩爆柔性防护网及其动力特性分析

岩爆柔性防护网及其动力特性分析

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《岩石力学与工程学报》2019年“陈宗基讲座”暨岩爆孕育机制、预测模型与灾害控制高峰论坛

作者：唐杰灵李天斌曾鹏韩瑀萱周雄华成都理工大学环境与土木工程学院四川成都610059 成都理工大学地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室四川成都610059 四川巴陕高速公路有限责任公司四川成都610047

参照边坡落石防护网的特点，提出并开发一套运用于隧道岩爆灾害防护的柔性防护网系统，并对其动力学特性以及构件的安全性能进行研究。首先，根据隧道岩爆调查和现场测试的结果，建立岩爆弹射的数值分析模型，并获得不同初始应力条件下... 详细信息

参照边坡落石防护网的特点，提出并开发一套运用于隧道岩爆灾害防护的柔性防护网系统，并对其动力学特性以及构件的安全性能进行研究。首先，根据隧道岩爆调查和现场测试的结果，建立岩爆弹射的数值分析模型，并获得不同初始应力条件下岩爆石块的弹射速度。然后依据米仓山隧道的岩爆特征，构建出岩爆防护网设计原型，并建立起数值分析模型。通过设置不同尺寸、不同速度的冲击工况，对石块冲击防护网的动力过程进行数值计算，并得到其非线性动力响应结果。最后，通过对比防护网构件的数值计算结果与材料试验的结果，对岩爆柔性防护网的安全性能进行评价。研究结果表明：(1)岩爆石块的弹射速度随着初始应力的增加而增加;(2)钢丝绳网是防护网的主要吸能构件;(3)钢丝绳网和锚杆是防护网的主要承载力构件;(4)柔性防护网系统可以有效拦截轻微岩爆或中等程度岩爆所产生的弹射石块。

关键词：隧道工程隧道岩爆弹射速度柔性防护网数值模拟动力响应

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爆炸与冲击中的非线性岩石力学问题Ⅲ:地下核爆炸诱发工程性地震效应的计算原理及应用

爆炸与冲击中的非线性岩石力学问题Ⅲ:地下核爆炸诱发工程性地震...

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《岩石力学与工程学报》2019年“陈宗基讲座”暨岩爆孕育机制、预测模型与灾害控制高峰论坛

作者：王明洋李杰南京理工大学机械工程学院江苏南京210094 陆军工程大学爆炸冲击防灾减灾国家重点实验室江苏南京210007

系统分析地下核试验诱发工程性地震场地效应实测数据，通过解析地下核封闭爆炸、浅埋爆炸和触地爆炸时距爆心不同区域的能量辐射特性，构建以特征能量因子定量表征各区变形特征的一致性方法，得到爆炸近区至中远区大尺度范围中，不可逆... 详细信息

系统分析地下核试验诱发工程性地震场地效应实测数据，通过解析地下核封闭爆炸、浅埋爆炸和触地爆炸时距爆心不同区域的能量辐射特性，构建以特征能量因子定量表征各区变形特征的一致性方法，得到爆炸近区至中远区大尺度范围中，不可逆变形的特征能量因子阈值，发现其大小呈现等级跃减规律，首次构建地下核爆炸诱发工程性地震效应局部不可逆变形大小离爆心比例距离的理论计算方法，结合场地实测数据验证该方法的科学可靠性。在此基础上，通过深入研究爆炸激活岩块变形对深地下工程围岩稳定性影响，提出地下防护工程抗大当量钻地武器打击的安全埋深设计必须考虑诱发工程性地震效应，并给出了其计算方法。

关键词：岩石力学地下核爆炸块系岩体局部不可逆工程性地震

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深部硬岩矿山岩爆的动静组合加载力学机制与动力判据

深部硬岩矿山岩爆的动静组合加载力学机制与动力判据

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《岩石力学与工程学报》2019年“陈宗基讲座”暨岩爆孕育机制、预测模型与灾害控制高峰论坛

作者：李夕兵宫凤强王少锋李地元陶明周健黄麟淇马春德杜坤冯帆中南大学资源与安全工程学院湖南长沙410083 中南大学深部金属矿产开发与灾害控制湖南省重点实验室湖南长沙410083 中南大学资源与安全工程学院湖南长沙410083

深部开采是硬岩矿山未来发展的必由之路。深部开采中经常遭遇的岩爆灾害是硬岩矿山未来发展过程中必须要解决的关键科学问题之一。针对岩爆机制这一世界性科学难题，从深部围岩储能特性、高应力赋存环境和开采受力全路径进行科学分析，... 详细信息

深部开采是硬岩矿山未来发展的必由之路。深部开采中经常遭遇的岩爆灾害是硬岩矿山未来发展过程中必须要解决的关键科学问题之一。针对岩爆机制这一世界性科学难题，从深部围岩储能特性、高应力赋存环境和开采受力全路径进行科学分析，发现其本质上属于硬岩介质承受"静应力+动力扰动"的动静组合加载力学问题。根据这一思路，在广泛收集国内外典型岩爆案例的基础上，分析了孕育岩爆的"完整弹脆性岩体+高地应力+动力扰动"等必要条件，进一步阐述了深部硬岩矿山岩爆的动静组合力学机制和最近的研究进展。具体研究中，利用硬岩材料，一方面从"静应力+卸载扰动"和"静应力+加载扰动"这2个方面研究了岩爆的力学机制，另一方面在考虑深部工程开挖空间结构效应的基础上，从"静应力+应力调整"和"静应力+动力扰动"这2个方面考察了深部圆形洞室洞壁围岩发生应变型岩爆的破坏特性，分别阐明了不同类型的动静组合加载力学机制。在此基础上，提出了基于动静能量指数的岩爆动力判据和控制思路，岩爆发生的静力和动力组合作用加载的深入研究，为岩爆机制探索提供了新思路和新方法。

关键词：采矿工程深部开采硬岩岩爆金属矿山动静组合高应力动力扰动

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