X
技(jì)術(shù)應用(yòng)
相(xiàng)關論文(wén)
深部花(huā)崗岩岩爆過程實驗研究
摘要(yào): 利用(yòng)自(zì)行(xíng)設計(jì)的(↔α∞de)深部岩爆過程實驗系統對(duì)深部高(gāo)應力條☆ 件(jiàn)下(xià)的(de)花(huāφ₹↑•)崗岩岩爆過程進行(xíng)實驗研究，模拟實際工(gōng)↓±程的(de)開(kāi)挖條件(jiàn)，對(duì)加載至三向應力狀态♠<φ 下(xià)的(de)闆狀花(huā)崗岩試件(jiàn)≤÷♦≥快(kuài)速卸載一(yī)個(gè)方向的(de)水(shuǐ)平應力<₩，采集實驗過程中三個(gè)方向應力随時(shí)間(jiān)的÷(de)變化(huà)數(shù)據，獲得(de)了(le)™↓₽ 花(huā)崗岩岩爆全過程應力曲線。根據實驗結果，将花(hα&uā)崗岩岩爆全過程分(fēn)為(wèi)平靜(jìng)期、小(x↔∞γ≠iǎo)顆粒彈射、片狀及顆粒狀混合彈射、全面崩垮四個(g≠>↑γè)階段；将花(huā)崗岩岩爆的(de)破壞形式分(fē↑✔n)為(wèi)局部片狀及顆粒彈射的(de)張裂破壞、局部顆粒及片狀彈射 ≈₽的(de)階梯狀劈裂折斷和(hé)片狀及顆粒彈射的(de)整體(tǐ)劈裂★♥破壞；分(fēn)析了(le)發生(shēng)岩爆後花(hu←←ā)崗岩試件(jiàn)的(de)微(wēi)觀結構破壞特征；根據卸 ≤• 載後發生(shēng)岩爆的(de)最大(dà)主應力與岩石單軸抗壓強度≠的(de)比值對(duì)岩爆強度進行(xíng)了(le)分(fēn)類；€π根據卸載後至發生(shēng)岩爆現(xiàn)象的(d¶↔₩εe)時(shí)間(jiān)将岩爆分(fēn)為(w ×≤✔èi)滞後岩爆、标準岩爆和(hé)瞬時(shí)岩爆，并對(duì)花(hε∑•uā)崗岩岩爆發生(shēng)機(jī)制( 㧱zhì)進行(xíng)了(le)初步探討(tǎ&σo)。
關鍵詞: 岩爆過程; 深部; 岩爆類型; 花(huā)崗岩
1 引 言
岩爆是(shì)岩體(tǐ)的(de)一(yī)種動力失穩現(xiàn)'↓象，具有(yǒu)突發性，經常會(huì)造成災難性破壞，是(shì)€×深部岩土(tǔ)工(gōng)程中最嚴重的(de)地(dì)質災害之一(yīγ±)。深部是(shì)指随著(zhe)開(kā÷i)挖深度增加，工(gōng)程岩體(tǐ)開(kāi)始出現(xiàn)非₩♣↕線性力學現(xiàn)象的(de)深度及其以下(xi™à)的(de)深度區(qū)間(jiān)【1】。非線性力學現(xiàn)象指軟岩出現(xiàn)非線性大(dà)變形♦或硬岩出現(xiàn)沖擊地(dì)壓(岩爆)。随著(zhe)開(kāi)采深度的(de)增加↔≥ ±，深部開(kāi)采與淺部開(kāi)采所處的(de)環境明(míng)顯不π♦♥(bù)同：即高(gāo)地(dì)應力、高(gāo)地(Ω≤≈dì)溫、高(gāo)岩溶水(shuǐ)壓和(hé)強烈的(de)開(kāγ÷→i)采擾動，淺部表現(xiàn)為(wèi)脆性的(de)岩體(tǐ≠≤α)在深部高(gāo)應力條件(jiàn)下(×ק₩xià)轉變為(wèi)延性，在開(kāi)采卸載條件(jiàn)下(β₩β±xià)又(yòu)由延性向脆性轉化(huà)，易于産生( ∞÷λshēng)岩爆[2]。
随著(zhe)礦山(shān)、水(shuǐ)利水(shuǐ)電(di₽♠àn)、交通(tōng)隧道(dào)等≈×工(gōng)程向深部的(de)發展，岩爆作(≤zuò)為(wèi)一(yī)種深部災害現(£φxiàn)象發生(shēng)越來(lái)越頻(pín)繁，䧮λ在采礦、水(shuǐ)電(diàn)、交通(tōng)、σ 核電(diàn)等行(xíng)業(yè)γ←的(de)岩石地(dì)下(xià)工(gōng "↔)程建設中經常有(yǒu)岩爆發生(shēng)的(÷εγ de)記錄。岩爆主要(yào)表現(xiàn)為(wèi)大(dà)範圍的(♣↑™de)工(gōng)程岩體(tǐ)突然破壞，破裂圍岩的(♠$de)動力抛擲，并伴有(yǒu)不(bù)同程度的(de)爆炸、δ↓♦撕裂聲，圍岩釋放(fàng)大(dà)量能(néng)量，使幾米至®λ♥幾百米的(de)硐室瞬間(jiān)破壞，嚴重的(de)岩爆可(kě)将巨石猛烈抛出，造成人(rén)員(<<>×yuán)傷亡和(hé)設備損失。對(d©★uì)岩爆發生(shēng)的(de)可•>™(kě)能(néng)性及其危險程度的(de)↓¶預測是(shì)地(dì)下(xià)工(gōng)程和(hé)岩石工←>(gōng)程建設過程中所必須解決的(de)問(wèn)題↕↓₩。随著(zhe)地(dì)下(xià)資源開(kāi)采和(hé)地(dì)下(♦ ☆→xià)空(kōng)間(jiān)開(kāi)發利用(yòng)的(de)'♥'不(bù)斷深入，岩爆問(wèn)題的(de)研究也(yě)越來(láiβ±)越受到(dào)人(rén)們的(de)重視(shì)[3-4]。
目前很(hěn)多(duō)專家(jiā)、學者已經☆$從(cóng)強度、剛度、能(néng)量、斷≥↑δ₹裂、損傷、擴容、突變、分(fēn)形、微(wēi)重力、聲發射等方面★ ☆♣對(duì)岩爆現(xiàn)象進行(xíng)了(l ←<e)分(fēn)析研究，提出了(le)各種假設和(hé)判據，這(♣'zhè)些(xiē)假設和(hé)判據往往通(tōng)過單一(yī)因素↓♠♥或定性的(de)預測岩爆，難以擺脫片面性×$和(hé)人(rén)為(wèi)因素的(de)影(yǐ←₽♠ng)響。然而岩爆是(shì)非常複雜(z ↕®á)的(de)動力地(dì)質現(xiàn)象，其發生(s•★≤£hēng)與否以及強烈程度大(dà)小(xiǎo$↓)不(bù)僅僅取決于某一(yī)單一(yī)因素，而是(shì♥ $£)多(duō)種因素共同作(zuò)用(yòng)的(de)結果[5-6]。岩爆的(de)機(jī)制(zhì)到(dào)目前為(w←πèi)止還(hái)不(bù)十分(fēn)清楚，采用(yòng)數(shù)γ♦ 學或力學的(de)方法建立岩爆預測系統是(shì)非常困難的≠₩φ(de)，這(zhè)就(jiù)給傳統的(de)岩爆分(fē±δn)析方法帶來(lái)了(le)極大(dà)困難[7-8]。因此，建立一(yī)些(xiē)能(néng)夠考慮多(duō)種♠€£®影(yǐng)響因素、把人(rén)為(wèi)影(yǐng)δ₽響減小(xiǎo)到(dào)最低(dī)程度的(d• ₹e)更具客觀性和(hé)通(tōng)用(yòng)性、預測精度高(gāo)→ εε的(de)岩爆預測方法非常有(yǒu)必要∑™(yào)[9]。馮夏庭等[10]最早利用(yòng)專家(jiā)系統對(du♦>$₹ì)南(nán)非深部金(jīn)礦岩爆預測進行(xíng)了(le)系統¥σ"研究。秦乃兵(bīng)[11]進行(xíng)了(le)含硐室岩體(tǐ≥♥∑₩)雙軸壓縮狀态下(xià)的(de)岩爆模拟試驗。楊瑩↔₹ 春等[12-13]采用(yòng)可(kě)拓評判方法，根據影(yǐng)響β 岩爆的(de)一(yī)些(xiē)主要₩✔(yào)因素，應用(yòng)物(wù)元概念和(hé)關聯€©函數(shù)，建立了(le)岩爆分(fēn)級預報(b©≠ào)的(de)物(wù)元模型。楊健等[14]提出了(le)采用(yòng)系統決策和(hé)模 <♥π糊數(shù)學相(xiàng)結合的(de)層次分(↔®fēn)析-模糊綜合評價方法（AHP-FUZZY）。
近(jìn)二十多(duō)年(nián)來(lái)，Rockbursts and Seismicity i₽∏nMines國(guó)際會(huì)議(yì)一(yī)直緻力于通(tōng)過世界範圍γ ☆的(de)資料交流，研究岩爆、沖擊地(dì)壓等礦山★€≈(shān)動力災害的(de)發生(shēng)機(jī)εα<↕制(zhì)、有(yǒu)效預測手段、合理(lǐ★')防治措施及數(shù)值模拟方法等。在已取得∑$©(de)的(de)研究成果中，有(yǒu)許©σπ多(duō)理(lǐ)論分(fēn)析或現(xiàn)場(chǎng)工€ε(gōng)程檢測與調查方面的(de)。左宇軍等【15】提出了(le)層裂屈曲岩爆的(de)突變模ελ¶≥型。邵鵬等【16】提出了(le)岩爆發生(shēng)的(de)随機(jī)共振模型 ↔∏ε。V.A. Mansurov【17】提出了(le)用(yòng)分(fēn)析開(kāi)采π≤引起的(de)地(dì)層震動數(shù)據的(de)方法來(lá∑×☆∑i)進行(xíng)預測岩爆。而在實驗研究方面進展緩慢(màn)，過去(qφ¥ù)有(yǒu)很(hěn)多(duō)關于單軸壓縮岩爆₩ε✔→室內(nèi)實驗，也(yě)有(yǒu)關于單₩♥∑軸動靜(jìng)載荷組合岩爆實驗及真三軸加∞ 載岩爆實驗和(hé)常規三軸卸載岩爆實驗的(de)報(bào)道(dào)®↓₩。S.H. Cho, Y. Ogata, K. Ka✔↓'neko. 【18】及 Te J.- A Wang , H.D. ParΩε§k.【19】提出了(le)用(yòng)單軸循環加卸載實驗結果預測岩™≥♠爆的(de)發生(shēng)可(kě)能(néng)性。M. N. Bagde, V.Petorša.【20】則是(shì)用(yòng)單軸動循環加卸載實驗結果來(lá ∏↕i)評價有(yǒu)岩爆傾向性的(de)岩石在開(kāi)采過程₩ 中的(de)穩定性問(wèn)題。谷明(míng)成【21】和(hé)徐林(lín)生(shēng)【22】則分(fēn)别用(yòng)常規三軸加卸載試驗的(β•>de)方法進行(xíng)了(le)岩石的(de)室內(nèi)岩爆實驗研究工 β↓(gōng)作(zuò)，指出了(le)在不(bù)同的(de)應力狀态下φ ™(xià)的(de)岩石破壞的(de)形式與岩爆的(de)對(d↓φφuì)應關系。雖然許多(duō)學者在室內(nèi)進行(≥αxíng)了(le)大(dà)量的(de)岩爆實驗 ☆α工(gōng)作(zuò)，但(dàn)是(shì)，對↔∏∑≈(duì)于如(rú)何通(tōng)過模拟現(xiδ÷àn)場(chǎng)工(gōng)程條件(jiàn)，在實驗室條件(jià®♠n)下(xià)再現(xiàn)岩爆整個(gè)過程的(de)研究&σ方面，一(yī)直沒有(yǒu)取得(de)突破性的(de)進展。作(zuò)者認為(wèi)，通(tōng)過對(duì)深部岩體(tǐ)工(gōng)程開(kāi)挖過程中發生(shēng)的(®•≠εde)岩爆現(xiàn)象進行(xíng)詳細分÷♠(fēn)析，建立能(néng)夠模拟實際工(gōng)程開(kāi)挖條λ ↔↑件(jiàn)的(de)實驗系統，設計(jì)岩石₩©試件(jiàn)的(de)形式和(hé)尺寸，就(ji∏±₽ù)可(kě)以在實驗室條件(jiàn)下(xià)α☆再現(xiàn)岩爆這(zhè)種災害現(xiàn)象，并對(duì)其進行(≤ λγxíng)深入細緻的(de)研究。
岩爆現(xiàn)象多(duō)發生(shēng)在α>§¶高(gāo)應力的(de)硬岩岩體(tǐ)中，在我國(g ¶×uó)煤礦煤岩層中，有(yǒu)花(huā)崗岩岩體(tǐ)侵入的(de&↓≈)情況，需要(yào)在其中布置硐室；在金(jīn)礦開(kāi≤δ)采過程中，也(yě)需要(yào)在花(¶✘£huā)崗岩岩體(tǐ)中進行(xíng)開(kāi)挖；水£π(shuǐ)電(diàn)站(zhàn) ₽建設中也(yě)有(yǒu)在花(huā)崗岩岩體(tǐ)♠ ®中進行(xíng)施工(gōng)的(de)工(gōng)程實例，在條件(™•jiàn)具備的(de)情況下(xià)就(jiù)會(huì∞♠ <)發生(shēng)岩爆。進行(xíng)花(huā)崗岩岩爆±☆實驗，在實驗室條件(jiàn)下(xià)再現(xiàn)岩爆✔λ現(xiàn)象，可(kě)以詳細分(fēn)析岩爆發生(shēng)條件(✔≠¶jiàn)，岩爆發展進程，進而為(wèi)進行(xíng)岩爆的(de)工(g'←•ōng)程預測預報(bào)提供依據。
2 岩爆概念及岩爆發生(shēng)機(jī)制(∞♠ zhì)分(fēn)析
岩爆(rockburst)是(shì)指采掘導緻的(de)岩層突然破壞現(xiàn)象，¥ β"發生(shēng)岩爆的(de)過程中往往伴随著(← ≠↔zhe)開(kāi)挖空(kōng)間(jiān)的(d€e)大(dà)應變、大(dà)位移以及岩層碎塊從(cóng)母岩↑ 中的(de)高(gāo)速脫離(lí)，向開(kāi)采空"✔Ω(kōng)間(jiān)抛出，抛出的(de)岩體(tǐ)質量從(cóng)數$<(shù)噸到(dào)數(shù)千噸不(bù)等【23】。徐林(lín)生(shēng)等【24】指出：岩爆是(shì)高(gāo)地(dì)應力✘€¥條件(jiàn)下(xià)隧道(dào)開(kāi)挖後來(lái)不(bù↓<Ω♦)及作(zuò)初期支護加固強度不(bù)夠的(de) 情況下(xià)所發生(shēng)的(de)圍岩失穩現(xiàn)象，一(€ ε÷yī)般二次襯砌完成後，較少(shǎo)再有(yǒu)π♦↕β岩爆現(xiàn)象發生(shēng)。岩爆就××(jiù)其破壞機(jī)制(zhì)而言，是(shì)一(yī)種開(kπ₩∏āi)挖卸荷條件(jiàn)下(xià)高(gāo)地(dì)應力區(™¥' qū)地(dì)下(xià)硐室岩體(tǐ)自(zì)身(shēn)積蓄♣的(de)大(dà)量彈性應變能(néng)突然猛烈釋放(fàng)所造π£±成的(de)拉張脆性或張、剪脆性并存的(de)急劇(jù)破裂或爆&>裂破壞災害現(xiàn)象。
地(dì)下(xià)工(gōng)程中，人(rén)工(gōng)¥↔開(kāi)挖是(shì)岩爆發生(shēng)的÷∑₽™(de)外(wài)因條件(jiàn)。它破壞了(le)岩體(tǐ)原始的✘↑•(de)應力平衡狀态，原來(lái)處于三向受力狀态的(de)圍岩由于單向★α或雙向卸載形成臨空(kōng)面，應力重新分(fē∏≤<n)布後，圍岩局部應力集中，當應力集聚到(dào)一(yī)定程度時(sh£σí)，就(jiù)會(huì)向臨空(kδ÷ε∑ōng)面釋放(fàng)出來(lái)，對(duì)于脆硬岩體(tǐ)易∞÷'産生(shēng)岩爆災害。作(zuò)者認為(wèi)(何滿潮，2004)，岩爆是(shì)能(néng)量岩體(t↕¶•ǐ)沿著(zhe)開(kāi)挖臨空(kōng)面瞬間(ji $λān)釋放(fàng)能(néng)量的(de)非∑$線性動力學現(xiàn)象，能(néng)量岩體(tǐ)是(shì)指÷↓在一(yī)定條件(jiàn)下(xià)，含有(yǒu)自(₹₽↓zì)重、構造、地(dì)勢等應力場(chǎng)産≤€γφ生(shēng)彈塑性能(néng)量的(de)工(gōΩ₹ng)程岩體(tǐ)；并不(bù)是(shì)所有(yǒu)能(néng)量岩× ↑體(tǐ)都(dōu)能(néng)夠發生(shēng)岩∞§♥爆，隻有(yǒu)岩體(tǐ)中積蓄的(de)能(® ↕♠néng)量滿足岩爆發生(shēng)條件(jiàn)時(shí)才會(↕™huì)發生(shēng)岩爆。何滿潮【25-26】認為(wèi)岩爆是(shì)複合能(néng)量綜合作 β£✘(zuò)用(yòng)的(de)結果，将岩爆的( £$de)發生(shēng)歸結為(wèi)三條定律：能(néng)量&®積聚定律；地(dì)質弱面的(de)能(néng)↔<♦量釋放(fàng)定律和(hé)工(gōng)程釋放(f>✘àng)定律。能(néng)量積聚定律是(shì)指能(néng←β←)量岩體(tǐ)中的(de)能(néng)量一(y©λ♣ ī)般是(shì)與其上(shàng)覆岩層的(de)厚度有(y↕ǒu)關，對(duì)于礦山(shān)工(gōng★✘₹)程也(yě)就(jiù)是(shì)與開(kāi'∏Ω)采深度有(yǒu)關，另外(wài)還(hái)與構造應力場(chǎng)'€₽有(yǒu)關。對(duì)于隧道(dào)工(g↔÷ōng)程則與埋深及地(dì)形和(hé)構造應£∞∏"力場(chǎng)有(yǒu)關。地(dì)質弱面的(de)能≠"✔(néng)量釋放(fàng)定律是(shì)指當在開(kāi)♦♦β采空(kōng)間(jiān)附近(jìn)存在著(zhe ↔↓)破碎帶和(hé)軟弱帶等地(dì)質弱面構<✔↔造時(shí)，由于在能(néng)量積蓄和(hé)釋放(fàng)的(dδ£↕e)空(kōng)間(jiān)分(fēn)β<σ♣布上(shàng)存在著(zhe)明(míng)顯的(de)不(bù)均勻性σλ，在軟弱面處能(néng)量釋放(fàng)梯度和(hé)速率均較<α大(dà)，從(cóng)而很(hěn)容易産生₩©(shēng)突然、猛烈的(de)沖擊失穩破壞；工(gōng)程ε★♦σ釋放(fàng)定律是(shì)指由于工(g€↔☆ōng)程開(kāi)挖引起的(de)擾動而使φ™£δ岩體(tǐ)中的(de)應力集中過高(gāo)引起能(néng)量♥•δ∞集中釋放(fàng)導緻岩體(tǐ)突然的(d✘♦"e)破壞。岩爆是(shì)岩體(tǐ)中的(de)能↔¥(néng)量在空(kōng)間(jiān)上(shàng§±☆)非均勻積蓄，在時(shí)間(jiān)上(s★✔→hàng)非穩定轉化(huà)的(de)過程。
深部工(gōng)程岩體(tǐ)的(de)受力狀态十分(σσ☆fēn)複雜(zá)，未開(kāi)挖的(de)地(dì)下(xi≈₽±★à)岩體(tǐ)為(wèi)三向應力狀态，随著(zhe)洞室及巷道(dào←≥©)的(de)開(kāi)挖，巷道(dào)兩側表面圍岩為(wèi)單向壓 &縮狀态，巷道(dào)表面頂闆圍岩處于單向拉伸狀态，深部為(wèi)三向應力狀↕₽α态。當三向應力狀态的(de)岩體(tǐ)因開(kāi)挖而成為(w∞γ♦èi)單向壓縮或雙向壓縮狀态過程時(shí§δγ)，可(kě)能(néng)發生(shēn§↔g)岩爆，見(jiàn)圖1岩爆應力狀态示意圖。
岩爆發生(shēng)過程【27】可(kě)分(fēn)為(wèi)(a)垂直闆裂化(huà)，(b)垂直闆屈曲變形及(c)闆變形增大(dà)破壞形成岩爆，見(jiàn)圖2岩爆過程。
3 深部岩爆模拟實驗系統的(de)開(kāi©Ωλ<)發
深部岩爆過程模拟實驗系統是(shì)國(guó)家(jiā)重點基礎研究發展↓σ↑計(jì)劃(973計(jì)劃)項目首席科(kē)學家(jiā)何滿潮教授設✘★$λ計(jì)構思，中國(guó)礦業(yè)大(dà)學(北(běi)京)等單位開(kāi)發研制(zhì)的(de)。該系統中的(de)可☆×(kě)突然卸載的(de)裝置、高(gāo)速數(shù)據采集系統和(hé)≤γ←岩石聲發射測試系統等，可(kě)以模拟巷道(dào)開(kāi×✘σ±)挖過程中岩體(tǐ)某一(yī)方向在短(duǎn)時(shí)間(j♣÷ iān)內(nèi)卸載，形成臨空(kōng)面，進而α∏'發生(shēng)岩爆破壞的(de)工(gōng)程現(xi≤< àn)象并進行(xíng)有(yǒu)關物(<£∏<wù)理(lǐ)力學量的(de)測試。
深部岩爆過程模拟實驗系統由主機(jī)、液壓控制(zhì)系統和(hé)✔•數(shù)據采集系統三大(dà)部分(fēn)組成，如(rú)圖3所示。
主機(jī)最大(dà)加載能(néng)力：最大(dà)壓力450kN，荷載精度：<0.5% F.S；加載系統三向獨立，通(tōng)過三向剛性壓頭實現(₽≥&xiàn)對(duì)試件(jiàn)均勻加載，單方向可(kě)快(₹Ω≈kuài)速卸載使傳力杆及加載壓頭快(kuài)速掉落，暴露該方向的(deφσ≠)試件(jiàn)表面，見(jiàn)圖4傳力杆及壓頭掉落示意圖。
數(shù)據采集系統由力和(hé)位移傳感器(qì)、應變放(fàng)大(dà)器(qì)(DSG9803)、數(shù)據動态采集儀(成都(dōu)中科(kē)動态USB8516，最高(gāo)采樣率100k)、計(jì)算(suàn)機(jī)及相(xiàng)關的(de→€)處理(lǐ)軟件(jiàn)組成，可(kě)自α✔™(zì)動、動态地(dì)對(duì)大(dà÷σ ®)量的(de)測試數(shù)據進行(xíng)準确、可(kě↑γ€)靠的(de)采集和(hé)編輯處理(lǐ)。實驗過程中，☆∏≠對(duì)加載過程采用(yòng)靜(jìng)态采集φα♥¶，采樣率1次/10s，卸載時(shí)采用(yòng)高(gāo)®λ♣速采集，設定采樣率10kps(每秒(miǎo)1萬次)，這(zhè)樣可(kě)以采集岩爆過程中力和(hé)位移₩☆的(de)突然變化(huà)，采集到(dào)其峰§↑後變化(huà)曲線。
聲發射采用(yòng)PXWAE檢測系統，見(jiàn)圖5。該系統由主機(jī)(內(nèi)置采集卡，最高(gāo)采樣速度為(wèi)20MHz)、恒流源、前置放(fàng)大(dà)器(qì)、聲發射傳感器(qì)組成。實驗時(shí)采樣率為(wèi)₹↔←1M，采用(yòng)的(de)聲發射傳感器(π₩qì)探頭靈敏度為(wèi)150kHz。
4 岩爆實驗方法
花(huā)崗岩岩爆實驗采用(yòng)闆狀≥₹✔結構試件(jiàn)，岩爆過程實驗前首先進行(xíng)單軸壓縮實驗，獲≈&得(de)岩石基本力學參數(shù)。為(wèi)了(le)與岩爆實驗的®α(de)加載方式相(xiàng)對(duì)應，采用(yòn∑δg)分(fēn)級加載方式進行(xíng)單軸壓縮實驗€✘Ω，在試件(jiàn)的(de)兩個(gè)側表面沿縱橫方向各貼兩片應變片，并分ε↓(fēn)别放(fàng)置一(yī)個"↕∑ε(gè)聲發射接收探頭，在實驗過程中監測聲發射信息，放(f÷£àng)置在實驗機(jī)上(shàng)的(de)§α試件(jiàn)參見(jiàn)圖6。
岩爆實驗分(fēn)為(wèi)加載岩爆實驗和(hé)卸載岩爆實驗。實驗時✔₹(shí)采用(yòng)分(fēn)級加載方式，根據設計(jì)的(σβ de)應力水(shuǐ)平，先均勻增加三向應力至最小(xiǎo)主應力σ3值，保持其不(bù)變，增加最大(dà)主應力和±← (hé)中間(jiān)主應力至中間(jiān)主應力σ2，再保持σ2、σ3不(bù)變，增加最大(dà)主應力至設計(jì)值，穩定半小(xiǎo)↔ 時(shí)後卸載某一(yī)方向的(de)水(shuǐ)平應力，&∏™保持另外(wài)一(yī)個(gè)方向的(de)水(shuǐ)平應力 $ 不(bù)變，當卸載後增加垂向最大(dà)主應力時(shí)為(wèi)加載岩♠γ∑爆實驗，當卸載後保持最大(dà)主應力時(shí★≠♠✘)為(wèi)卸載岩爆實驗。依據卸載後發生(shēng)的(de)♣↑β現(xiàn)象确定岩爆實驗過程，沒有(yǒu)αα←>破壞現(xiàn)象時(shí)恢複卸載前應力狀态，并按一(yī)定比例增加垂←直方向的(de)應力值再繼續進行(xíng)實驗直至發生(shēn←α♠g)岩爆。
5 花(huā)崗岩岩爆實驗
進行(xíng)了(le)花(huā)崗岩的(de)→☆♣φ單軸壓縮、加載岩爆實驗、卸載岩爆實驗，在實驗 室條件(jiàn)下(xià)成功地(dì)再現(xiàn)了(le)花∏→≠®(huā)崗岩的(de)岩爆過程。為(wèi)了(le)對(duì∞→→)岩爆實驗和(hé)三軸壓縮實驗進行(xíng)對(duì)比，進行(xínπ÷♥g)了(le)花(huā)崗岩的(de)三軸壓縮實驗。
5.1 岩爆破壞與單軸、三軸壓縮破壞的(de)區(qū)别
岩爆是(shì)岩體(tǐ)破壞的(de)形式之一(yī)，岩體(tǐ)破壞并σ 不(bù)一(yī)定都(dōu)是(shì)岩爆。岩爆是(sh©☆Ωì)在特定條件(jiàn)下(xià)(能(néng)量岩體(tǐ)，開(kāi)挖卸載)的(de)岩體(tǐ)破壞，破壞的(de)特點表現(&>♦xiàn)為(wèi)突然性、猛烈性、具有(yǒu)顆粒與片∞<狀的(de)彈射特征，現(xiàn)場(chǎng±÷σ)發生(shēng)的(de)岩爆具有(yǒu)瞬時(shσ♦₩í)性及與開(kāi)挖時(shí)間(jiān)相♣₹♦(xiàng)比的(de)滞後性。從(cóng)上(shàng)述分₩≠(fēn)析可(kě)以認為(wèi)岩爆與岩石破壞相(xiàng€"α÷)比，有(yǒu)如(rú)下(xià)特征：
(1) 岩爆是(shì)能(néng)量岩體(tǐ)在一(yī)向或兩向卸載條件(jiàn)下(xià)發生(shēng)的(de)。•$卸載後能(néng)否發生(shēng)岩爆與應力條件(jiàn)、岩性∑λ×結構、工(gōng)程擾動相(xiàng)關；而破壞是∞↑"(shì)在壓應力或拉應力達到(dào)岩石的(de)強度'€後發生(shēng)的(de)。
(2) 岩爆是(shì)能(néng)量岩體(tǐ)開(kāi<ε∞)挖後沿臨空(kōng)面瞬間(jiān)釋放Ω¶₩(fàng)能(néng)量而破壞的(de)過程，與岩石的(de)單軸₹δ∞∞或三軸壓縮破壞時(shí)的(de)能(né<←ng)量積聚或能(néng)量釋放(fàng)轉化(₽$×huà)為(wèi)動能(néng)的(de)瞬時(shí)性特征顯著不(bù•£)同。
(3) 岩爆破壞沒有(yǒu)明(míng)顯的(de)破壞面特征，而一(yī)★¥★般岩石的(de)破壞具有(yǒu)剪切面或張裂面，參見(jiàn)圖7。
5.2 卸載岩爆過程
卸載岩爆過程是(shì)在三向應力作(zuò)用(yòng)下(xià)，★γ快(kuài)速卸載一(yī)個(gè)水 > (shuǐ)平方向的(de)應力，暴露試件(jiàn)表面來(lái)γ'α模拟地(dì)下(xià)三向應力狀态下(xià)積✔×≈聚能(néng)量的(de)岩體(tǐ)在巷道₽&(dào)開(kāi)挖後卸載産生(shēng)臨空(kōng)面後發生 ↑€♥(shēng)岩爆的(de)過程。當開(kāi)采到(dào)達不(bù)同ε♠×深度後，由于原岩應力大(dà)小(xiǎo)不(∑™bù)同，會(huì)出現(xiàn)工(gōng)程開(kāi)挖卸載®>©後不(bù)同時(shí)間(jiān)發生( ÷shēng)岩爆的(de)現(xiàn)象。依據開(kāi)挖卸載₹>到(dào)發生(shēng)岩爆的(de)時(shí)間(÷ jiān)不(bù)同，有(yǒu)以下(Ω✘✔"xià)三種情況：①開(kāi)挖後經過一(yī)段時(sλπ®hí)間(jiān)發生(shēng)岩爆，岩爆的(de)€↓發生(shēng)具有(yǒu)滞後特征；②開(kāi♣δ↓)挖後立即出現(xiàn)岩爆現(xiàn)象，岩爆表現(xiàn)為(wè✔$↕i)瞬時(shí)性特征；③發生(shēng)岩爆的(± ♥♥de)時(shí)間(jiān)界于兩者♠☆之間(jiān)，具有(yǒu)标準性特征。
5.3 加載岩爆過程
加載岩爆是(shì)指在三向應力作(zuò)用(yòn♠£•g)下(xià)，迅速卸載一(yī)個(gè)方向的(de)水(shuǐ)平₹®應力，暴露該側試件(jiàn)表面，再增加垂直方$向最大(dà)主應力來(lái)模拟深部岩體(tǐ÷♦γ↑)開(kāi)挖後切向應力集中，岩體(tǐ)産生(shēng)岩¥∑™爆的(de)過程。
依據加載後發生(shēng)岩爆的(de)時(shí)間(jiāα÷n)，加載岩爆也(yě)可(kě)以表現(xiàn)為(wèi)☆¥瞬時(shí)性、标準性與滞後性。
5.4 花(huā)崗岩岩爆實驗結果
進行(xíng)了(le)花(huā)崗岩單軸壓縮、三軸壓縮、加載岩爆£€實驗及卸載岩爆實驗。采用(yòng)的(αα₩¥de)花(huā)崗岩單位容重為(wèi)27kN/m3。
為(wèi)了(le)取得(de)花(huā)崗岩試件(>★↓jiàn)的(de)基本力學參數(shù)，利用&↕↑(yòng)全自(zì)動液壓控制(zhì)材料試驗機(jī)¥♣♦對(duì)18#長(cháng)方柱試件(jiàn)進行(xíng)了(le)單$∏<∞軸壓縮實驗，加載速率0.25 MPa/s,每級應力差為(wèi)10MPa，每級荷載間(jiān)隔2分(fēn)鐘(zhōng)，實驗過程中采集壓力與變形數(shù)據。實驗結果見(jià±≈$n)表1。
三軸壓縮實驗是(shì)為(wèi)了(le)γ₽Ω與岩爆實驗進行(xíng)對(duì)比而進行(xíng)的Ω©(de)。在最小(xiǎo)主應力σ3為(wèi)10MPa，中間(jiān)主應力為(wèi)20MPa時(shí)，最大(dà)主應力達到(dào)237MPa時(shí)破壞，破壞形式為(wèi)單面φ'剪切，見(jiàn)表2。
進行(xíng)了(le)3件(jiàn)加載岩爆實驗，加載岩爆破壞時(shí)的★€(de)最大(dà)主應力值較高(gāo)，'<應力差的(de)比值也(yě)較大(dà)，主要(yào)為(wèi)張↕®€©裂折斷與剪切的(de)混合破壞形式，岩爆時(shí)間( •jiān)短(duǎn)，應力降速率高(gāo)，加載岩爆實驗條≠÷&件(jiàn)及結果見(jiàn)表3。
進行(xíng)了(le)10件(jiàn)卸載岩爆實驗，岩爆特征有(yǒu)所不(bù)同,依據卸載到(dào)發生(shēng)岩爆的(de)時(shí)間(jiān ↕★)可(kě)以将岩爆分(fēn)為(wèiα ✔γ)瞬時(shí)岩爆、标準岩爆及滞後岩爆，參見(jiàn)5.7花(huā)崗岩岩爆破壞進程及岩爆類型。卸載岩爆實驗條件(♦' ₽jiàn)及結果列于表4。其中幾種典型的(de)應力路(lù)徑（應力随時(shí)間(jiāδ↕★n)變化(huà)曲線)見(jiàn)圖8~13，瞬時(shí)岩爆有(yǒu)2#樣、19#樣為(wèi)一(yī)次卸載、16#樣為(wèi)兩次卸載和(hé)13#樣為(wèi)多(duō)次卸載；5#樣為(wèi)兩次卸載标準岩爆；17#樣為(wèi)一(yī)次卸載滞後岩爆。
5.5 實驗現(xiàn)象及分(fēn)析
從(cóng)花(huā)崗岩岩爆實驗結果來(lá×←♥i)看(kàn)，發生(shēng)岩爆時(shí)應力要(yào↑")達到(dào)一(yī)定的(de)水(s×♦&©huǐ)平，且不(bù)同的(de)應力狀态卸載後¶₽•∑發生(shēng)岩爆的(de)破壞形式÷©±有(yǒu)一(yī)定的(de)區(qū)别。
（1）岩石材料具有(yǒu)顯著的(de)不(bù)均勻特性，且存在原始缺陷。通>®→÷(tōng)過剛性傳壓闆對(duì)試件(jiàn®λ)進行(xíng)均勻加載時(shí)，試件(jiàn)表™σ₩±面有(yǒu)相(xiàng)同的(de)變形，這(zhè)會(h σuì)在試件(jiàn)內(nèi)部産生(shēng)不(£∞&bù)均勻的(de)應力分(fēn)布。≈≥↔&微(wēi)裂紋的(de)産生(shēng)會(huì)在裂尖産生 ₽✔(shēng)應力集中的(de)裂尖應力場(chǎng♦π")。裂紋從(cóng)穩态擴展到(dào)動态擴展需要(yào)φ✔α"一(yī)個(gè)過程，該過程對(duì)應著(zhe)卸載後至π✔™≥發生(shēng)岩爆的(de)時(shí≠®£)間(jiān)，所需時(shí)間(jiān)的(de↓∑)長(cháng)短(duǎn)與卸載前的(>¶∞de)應力狀态有(yǒu)關；穩态開(kāi)裂επ所需能(néng)量大(dà)于動态開(kāi)裂所需的(deγαβσ)能(néng)量。
(2) 實驗加載初期聽(tīng)不(bù)到(dào)試件φε✔™(jiàn)發出聲響。卸載至發生(shēng)岩爆前試件(ji•φ☆àn)發出較大(dà)清脆聲音(yīn)，表明(míng)卸載後試件( βjiàn)在一(yī)面臨空(kōng)的(d≥πe)情況下(xià)內(nèi)部裂紋開(kāi)裂、擴展。當局部裂Ω↓紋貫通(tōng)後就(jiù)會(huì)由穩态擴展發展成非穩定的(de)動π₩态擴展，最後突然岩爆。岩片、塊或顆粒攜帶一(yī)定的(de)能♠♥§(néng)量飛(fēi)出。
(3) 花(huā)崗岩在三向應力狀态下(xià)，快(kuài)速卸載水(sh€≠uǐ)平一(yī)向的(de)應力後，從(cóng)卸載至發生(sh£©&ēng)岩爆時(shí)間(jiān)為(wèi)卸載後立即發生(sh®∑ ēng)岩爆及卸載後20分(fēn)鐘(zhōng)才發生(shēng)岩爆，§" ε表現(xiàn)為(wèi)明(míng)顯的(de)瞬時(shí)性、滞↑λ 後性及介于兩者之間(jiān)狀态的(de)标準性>"££。從(cóng)實驗發生(shēng)的(de)現(xiàn)象看♠€(kàn)，岩爆過程可(kě)分(fēn≠∑♦ )為(wèi)平靜(jìng)期、小(xiǎo)顆粒彈射、片狀剝離(lí) •伴随著(zhe)顆粒混合彈射及最後的(de)全面崩垮四個∏$(gè)階段，該過程曆時(shí)時(shí)間(jiān)長(cháng)短→>(duǎn)不(bù)等，最快(kuài)為(wèi) '∏0.1s，最慢(màn)的(de)為(wèi)105s。從(cóng)應力路(lù)徑可(kě)以看(kàn)出，2#樣卸載後的(de)應力差較高(gāo)，卸載後0.5s立即發生(shēng)岩爆破壞，表現(xiàn)為(wèi)→>↓£岩爆瞬時(shí)性特征，19#樣、16#樣、13#樣卸載後也(yě)都(dōu)很(hěn)快(kuàiλ¶)發生(shēng)岩爆破壞，分(fēn)别在一(yī)次卸載後24s、兩次循環卸載後10s及多(duō)次循環卸載(6次)後15s時(shí)間(jiān)時(shí)發生(shēnφ±≤÷g)了(le)岩爆。
5#樣在兩次循環卸載後33s發生(shēng)了(le)岩爆，其進程可(kě)明(mín→α♦g)顯地(dì)分(fēn)為(wèi)開(kāi≈¶↕♦)始的(de)平靜(jìng)期、之後的(de)顆粒狀★<的(de)彈射、片狀剝離(lí)伴随著(zhe)顆粒混合彈射及最✔♣¶後的(de)全面崩垮；17#樣在單次卸載後20分(fēn)鐘(zhōng)時(shí)發生(shēng)岩爆，表現(xi ÷←£àn)為(wèi)滞後性，在卸載至發生(shēng)岩爆前，岩石損傷不(bù↕β)斷加劇(jù)，伴随著(zhe)應力的(₹δ₹de)降低(dī)。
(4) 岩爆破壞時(shí)水(shuǐ)平應力降并不(bù)明(míng)顯，但( ♥dàn)有(yǒu)明(míng)顯的(d₽ π∑e)垂直應力降(σ1方向)，且應力降時(shí)間(jiān)短(duǎn)暫，應€±力降最快(kuài)時(shí)間(ji€"©ān)為(wèi)0.7ms，應力降速率最大(dà)的(de)為(wèi)25×104MPa/s 。高(gāo)應力降對(duì)應著(zhe)較高(gāo) ♦≠♥的(de)變形及快(kuài)速破壞。
(5) 根據卸載後發生(shēng)岩爆的(de λλ¶)(σ1-σ2)/σc應力比值由大(dà)到(dào)小(xiǎo)，可(kě)将花(huā)₹☆§✔崗岩卸載岩爆破壞的(de)型式分(fēn)為≠₹∞Ω(wèi)(a)階梯狀張拉折斷破壞(局部塊狀彈射)、(b)張裂破壞(局部顆粒與塊狀彈射)、(c)整體(tǐ)顆粒及片狀彈射張裂破壞三種類型，見(jiàn"δ✔)圖14及表5。局部階梯狀的(de)塊狀彈射岩爆破壞方式，與岩爆∞σ₽現(xiàn)場(chǎng)的(de)階梯狀陡坎形态接近(jìn€Ω)，對(duì)應著(zhe)較強烈的(de)岩✔σ≤爆，按發生(shēng)岩爆的(de)時(shí)間(jiān)進程ε£β大(dà)部分(fēn)為(wèi)瞬時(shí↑₩)岩爆；局部顆粒塊狀彈射對(duì)應著(zhe≤↕γ)中等程度的(de)岩爆；整體(tǐ)破壞是(shì)應力的λσ(de)作(zuò)用(yòng)較均勻，使整個(gè)試件(jiàn)的(d&✔↔δe)各個(gè)部分(fēn)都(dōu)不(bù)同程度的(d♠e)發生(shēng)了(le)破壞，且破壞的(de)進程較<∏€前兩種緩慢(màn)，對(duì)應著(zhe)相(xiàng₹∑)對(duì)弱的(de)岩爆，一(yī)般為(wèi)标準岩爆或滞↓®♥¶後岩爆。
5.6 岩爆後微(wēi)觀結構分(fēn)析
對(duì)破壞後的(de)花(huā)崗岩碎塊進行(xíng>§")電(diàn)鏡掃描發現(xiàn)石英與長(cháng)石晶體(tǐ≤✔σ)呈緊密線接觸，從(cóng)破裂面上(↓♠ ®shàng)可(kě)見(jiàn)石英及長(cháng)石晶體(tǐ✘ )斷裂，晶體(tǐ)間(jiān)雲母片折斷™↑©'，晶體(tǐ)斷裂的(de)斷口呈不(bù)平整的(de)階梯狀。見(jiàn)圖15破壞後5#花(huā)崗岩碎片電(diàn)鏡掃描不(bù)同放(f∏÷×♥àng)大(dà)倍數(shù)下(xià)的(de)(a)至(e)圖片。(a)放(fàng)大(dà)100倍的(de)電(diàn)鏡掃描圖片全貌，緻密，表面凸凹不(bù)平，不(bùΩ ₽)同礦物(wù)晶體(tǐ)緊密接觸。(b)為(wèi)局部放(fàng)大(dà)534倍後的(de)石英與長(cháng)石晶體(tǐ)緊密線接觸情況，并可$•(kě)見(jiàn)石英與長(cháng)石斷裂↓¥ 的(de)階梯形端口，晶體(tǐ)表面有(y©←ǒu)小(xiǎo)碎屑分(fēn)布。(c)為(wèi)局部放(fàng)大(dà)2710倍時(shí)石英表面的(de)斷口及長(ch↕γ÷áng)石晶體(tǐ)的(de)參差不(£"₽♦bù)齊破壞狀态。(d)為(wèi)放(fàng)大(dà)5140倍之後更清晰的(de)長(cháng)石晶體(tǐ)斷裂形态。(e)為(wèi)放(fàng)大(dà)5300倍的(de)粒間(jiān)雲母片及交錯(cuò)不(bù)齊的(de)λ'斷裂形态。
5.7 花(huā)崗岩岩爆破壞進程及岩爆類型
花(huā)崗岩岩爆完整的(de)破壞進程可(kě)以分(fē ✔♥∞n)為(wèi)平靜(jìng)期、小(xiǎo)顆粒彈射、片狀δ≤'¶剝離(lí)伴随著(zhe)顆粒狀混合彈射及全面崩垮四個(gè€≥πγ)階段。雖然從(cóng)卸載到(dào)開(kāi)始岩爆時(shβγ≤í)間(jiān)不(bù)同，有(yǒu)較大(dà)差異，但(dàn)其破≠ 壞進程一(yī)般都(dōu)比較短(duǎn)暫。
發生(shēng)岩爆試件(jiàn)的(de)σ1/σc值與其岩爆類型有(yǒu)一(yī)定的(de)相(xiàn>>↑©g)關性。在所實驗的(de)花(huā)崗岩試件(jiàn)中，該比值σ1/δπσc≥0.73時(shí)發生(shēng)了(le)不(bù)同∑₹★α類型的(de)岩爆：滞後岩爆、标準岩爆或瞬時(sh÷∞αí)岩爆。表6列出了(le)按σ1/σc進行✔≤φ(xíng)的(de)花(huā)崗岩岩爆分(fēn)類≠≈。最大(dà)主應力值對(duì)應著(zhe)岩爆>☆δ發生(shēng)的(de)深度(在不(bù)考慮≈$構造應力或其它因素的(de)影(yǐng)響下(γ♦★xià))。在淺部應力較低(dī)的(de)條件(jiàn)下(xià)，不¶§'↕(bù)發生(shēng)岩爆；到(dào)達一㕧↓(yī)定深度後，開(kāi)挖引起的(de)切向應力≥λ與岩石長(cháng)期強度相(xiàng)當時(shí)，σ1/∏≠σc=0.7～0.8時(shí)發生(shēng↓→→∏)較弱岩爆；随著(zhe)應力的(de)增加，當最大(dà)主應力與岩☆♣石單軸抗壓強度σ1/σc=0.8~0.9時(s≠↔✔hí)，發生(shēng)中等強度岩爆；當最大(dà)主應力與單軸抗壓☆♣強度之比大(dà)于0.9時(shí)發生(shēng)強烈岩爆。
目前千米深度範圍內(nèi)巷道(dào)等地(dì)下(xià)工(gōΩ®ng)程開(kāi)挖後，受岩性結構、應力狀态及工(gλ♦&ōng)程擾動等因素的(de)作(zuò)用(yòng)影(yα↕πβǐng)響，并不(bù)一(yī)定立即發生(←∏'shēng)岩爆。根據在實驗室內(nèi)卸載後至發生(shēng)₽•岩爆的(de)時(shí)間(jiān)△t1不(bù)同，可(kě)以将岩爆類型分(fēn)為(wèi)瞬時•(shí)岩爆、标準岩爆及滞後岩爆，見(jiàn)表7。♠
(1) 瞬時(shí)岩爆是(shì)指發生(shēng)岩爆進程快(k↕←£uài)，在巷道(dào)開(kāi)挖後會(huì)立即發生(shēng"÷)岩爆。很(hěn)難進行(xíng)各個(gè)階β↔段的(de)明(míng)顯區(qū)分(fēn)。圖16是(shì)2#樣卸★™載瞬間(jiān)就(jiù)發生(shēng)了(le)岩爆的(de)情δ®況。卸載時(shí)垂直最大(dà)主應力高(gāo)于岩α←石的(de)單軸抗壓強度，最大(dà)主♠≈ε應力差σ1-σ3=σ1，σ1/σc=1.24，卸"₹ 載0.5s瞬間(jiān)發生(shēng)岩爆。瞬時(sβ∏hí)岩爆一(yī)般對(duì)應著(zhe)工(gōng)程進入深部之後§$©δ，原岩應力或開(kāi)挖後引起的(de)切向集中應力↑與岩石的(de)單軸抗壓強度比值較高(g♦ āo)的(de)條件(jiàn)下(xià)發 ₽β≥生(shēng)的(de)。
(2) 标準岩爆一(yī)般是(shì)在卸載後一(yī)段✘☆時(shí)間(jiān)後發生(shēng)的(d↔✘e)岩爆。受岩石的(de)不(bù)均勻↕ ☆ 性與初始損傷的(de)影(yǐng)響，卸載後應φ← 力重新調整達到(dào)新的(de)平衡₹"♦λ需要(yào)一(yī)定的(de)時(shí)間(ji"♥ān)。典型的(de)标準岩爆能(nénβ€≤g)夠明(míng)顯地(dì)區(qū)分φ¶(fēn)為(wèi)四個(gè)階段:①卸載後的(de)平靜(jìng)期，②≤↔★清脆聲響及小(xiǎo)顆粒彈射，③片狀及顆粒狀混合彈射，④最後的(de)全面崩垮破壞。圖17是(shì)5#樣岩爆過程的(de)四個(gè)階段，卸載後33s開(kāi)始岩爆，岩爆過程時(shí)間(jiān)105s，該試樣卸載時(shí)的(de)σ1/σc=0.79，岩爆過程發展較慢(màn)。0～33s為(wèi)第一(yī)階段卸載後的(de)平靜(jìng)期，聽(t<εīng)不(bù)到(dào)聲音(yīn)，試件(jiàn)表面完¶'✔π好(hǎo)。33s～85s為(wèi)第二階段的(de)小(xiǎo)顆粒及小(xiǎo)塊狀彈射，發生(shē↕β'ng)在試件(jiàn)的(de)局部部位。85～135s為(wèi)第三階段的(de)片狀及顆粒狀混合彈射，可(kě)以✘₹看(kàn)到(dào)彈射的(de)顆粒₩攜帶較大(dà)的(de)能(néng)量。135～138s為(wèi)第四階段的(de)全面崩垮破壞，岩爆結束。5#試樣岩爆破壞後大(dà)部分(fēn)呈片狀，且有( λ↕yǒu)大(dà)量大(dà)小(xiǎo)不(bù)等的(de)顆粒，見(j∞×λiàn)圖18。标準岩爆一(yī)般是(shì)在最大(dà)主應力小(xiǎo)于岩石ε>的(de)單軸抗壓強度時(shí)發生(shēng)的(de).
（1）滞後岩爆是(shì)指卸載後發生(shēng)α$岩爆時(shí)間(jiān)比标準岩爆更長(σ&♣βcháng)。發生(shēng)滞後岩爆↕∞♣有(yǒu)兩種情況，一(yī)是(shì)岩體(tǐ)在一(yī)定載荷作(₩zuò)用(yòng)下(xià)，随著(zh<↕e)時(shí)間(jiān)的(de)增加，φε受長(cháng)期強度控制(zhì)下®✔↑(xià)具備岩爆發生(shēng)條件(jiàn)時(shí)，二★是(shì)地(dì)下(xià)岩體(∞σ→tǐ)卸載後應力重分(fēn)布達到(dào)新的(de)平衡狀态過β↑•程中，發生(shēng)的(de)岩爆破壞。滞後岩爆的(de)室內(nèi)∞€π§實現(xiàn)可(kě)以在三向應力狀态下(xià)，α≤δ最大(dà)主應力小(xiǎo)于岩石的(de)單軸抗壓強度時(sh₩↑∑í)進行(xíng)卸載岩爆實驗或加載岩爆實驗，一(λσ☆yī)般卸載後需要(yào)較長(cháng)時∏↓<(shí)間(jiān)才發生(shēn<§g)岩爆，即滞後岩爆。大(dà)量蠕變實驗表明(míng)【28】，岩體(tǐ)的(de)長(cháng)期強度λ₹∑低(dī)于單軸抗壓強度，并且随著(zhe)時(s₽₩hí)間(jiān)的(de)增加，長(cháng)期強度降∞®低(dī)。圖19是(shì)17#樣滞後岩爆的(de )卸載後破壞前及岩爆後特征，卸載後在開(kāi)始§™5分(fēn)鐘(zhōng)內(nèi)可(kě)以聽(tīn™γg)到(dào)試件(jiàn)的(de)聲音(yīn)，表明(míng)裂紋 ♣✘©開(kāi)裂，岩石損傷加劇(jù)。5～20分↑ ÷(fēn)鐘(zhōng)為(wèi)平靜(jìng)期，但(dà♦☆&>n)試件(jiàn)內(nèi)的(de)應力在調<↑£整過程中，形成局部最後的(de)劣化(hu✔à)破壞區(qū)，20分(fēn)鐘(zhō∞λng)時(shí)突然岩爆，顆粒及小(xiǎo)碎↔∏塊彈射。
6 結論
(1) 岩爆是(shì)能(néng)量岩體(tǐ)沿臨€↑空(kōng)面突然釋放(fàng)能(>∏ ♣néng)量的(de)非線性動力學現(xiàn)象。室內(nèi)岩爆實φ₹↑驗應該在三向應力作(zuò)用(yòng)下(xià)，先使試件(jiàn)積₽♥≠聚一(yī)定的(de)能(néng)量，φ↔®↕然後快(kuài)速卸載水(shuǐ)平一↔π®(yī)面的(de)應力，産生(shēng)臨空(kōn×₽€g)面，再現(xiàn)實際工(gōng)程條件(jiàn)下(x☆ ià)産生(shēng)的(de)岩爆現←>(xiàn)象。
(2) 通(tōng)過在實驗室條件(jiàn)下(xià)岩爆過•程的(de)再現(xiàn)，可(kě)以對(du§ì)岩爆發生(shēng)的(de)機(j★↑•ī)制(zhì)進行(xíng)研究，分(fēn)析影™$✘(yǐng)響岩爆的(de)因素，為(w™γèi)進一(yī)步進行(xíng)岩爆的(de)預測ε←與防治提供實驗依據。
(3) 對(duì)某一(yī)試件(jiàn)，γσσσ卸載後是(shì)否發生(shēng)岩爆及何時(s↑∞≤hí)發生(shēng)岩爆與卸載前的(de)應力狀态及卸載後其∏±&應力降速率有(yǒu)關。高(gāo)應力狀态及高(ε&gāo)應力降速率的(de)情況下(xià)易發λ™生(shēng)瞬時(shí)岩爆。
(4) 通(tōng)過對(duì)實驗結果進行(xíng)分(fē®≤n)析，可(kě)以根據試件(jiàn)發生(shēng)岩爆的(de)最♠≠☆↓大(dà)主應力與岩石單軸抗壓強度的(de)比值對(duì)岩爆強度進行♦★§(xíng)分(fēn)類，将岩爆分(fēn)為(wèi)✘βσ 不(bù)發生(shēng)岩爆、較弱岩爆、中等岩爆及強烈岩爆。
(5) 根據卸載至發生(shēng)岩爆的(de)時(shí)間(jiān)可(kě)→β以将岩爆分(fēn)為(wèi)滞後岩爆、标準岩爆和(hé)瞬時(shí"₹★)岩爆。滞後岩爆是(shì)在最大(dà)主應力相(xiàn↑$g)當于岩體(tǐ)的(de)長(chángσ ←)期強度作(zuò)用(yòng)時(shí)或由€₹于應力集中作(zuò)用(yòng)而使岩體(tǐ)發生(shēng♦¶≤λ)的(de)岩爆破壞，一(yī)般對(duì)應著(zhe)淺部σ↑®低(dī)地(dì)應力狀态；标準岩爆是(shì)最大(₽↕'©dà)主應力高(gāo)于岩石的(de)長(ch€←áng)期強度而小(xiǎo)于岩石的(de)σ>→單軸抗壓強度時(shí)發生(shēng)的(de)，•₩随著(zhe)工(gōng)程岩體(tǐ)深度♠<的(de)增加，發生(shēng)标準岩爆情況增多(duō)；瞬時(sh≈¶∏í)岩爆是(shì)最大(dà)主應力接近(jìn)或高(gāo)于岩石的(☆∑αde)單軸抗壓強度時(shí)發生(shēng)的(d↕¶e)瞬時(shí)岩爆破壞現(xiàn)象，σ×對(duì)應著(zhe)工(gōng)程進入一(yī)定深度後，在硬脆岩體£¥(tǐ)中開(kāi)挖将立即産生(shēng)岩爆。
(6) 從(cóng)花(huā)崗岩發生(shē↔Ωng)岩爆後的(de)破壞形式來(lái)看(kàn)，可(k¶☆₩ě)以分(fēn)為(wèi)局部片狀及顆粒彈γ✘×"射的(de)張裂破壞、局部顆粒及片狀彈射的(de)階±±"梯狀劈裂折斷和(hé)片狀及顆粒彈射的(de)整體(tǐ)₩✘•劈裂破壞。
(7) 在花(huā)崗岩岩爆實驗過程中，對(duì)一(yī)些(xiē)試件(j≈★≤✔iàn)進行(xíng)了(le)聲發射監測：每級加載都(dōu)對σ★≤(duì)應著(zhe)聲發射事(shì)件(jiàn)的(de)增加₹"；破壞前有(yǒu)明(míng)顯的(de↓∑)聲發射事(shì)件(jiàn)增加現(xiàn)象，且幅值增加γ↑γ×；破壞時(shí)有(yǒu)較大(dà)的(de)能(néng) ≠★→量釋放(fàng)率。有(yǒu)必要( ♣§∞yào)對(duì)聲發射與岩爆過程的(de)能(néng)量釋放(fànδ♠g)對(duì)應關系進行(xíng)研究。
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附件(jiàn)： £×γ 深部花(huā)崗岩岩爆過程實驗研究 £♦
