岩爆机制及其控制

（原文见《隧道建设（中英文）》2024年第7期“专家论坛”栏目）

导语

    随着岩体工程向深部发展，开挖引发的围岩大变形和强冲击诱发的动力破坏日益严峻。岩爆作为深部地下工程中常见的一种强动力灾害，被称为岩土工程界的“癌症”，其具有突发性特点，难以有效预报及防治，严重地威胁着施工人员和设备的安全。通过对比岩石在真三轴卸荷和单轴压缩这2种应力路径下的储能差异，对岩爆多余能量机制进行探讨。首先，根据岩爆诱发机制的不同，将岩爆分为由静应力变化导致的应变型岩爆和扰动诱发的冲击岩爆。然后，模拟开挖诱发的不同类型岩爆的应力路径，进而在室内再现各种岩爆现象，并对其机制进行研究，自主研发3套真三轴岩爆模拟试验系统：第1代应变岩爆试验系统、第2代应变岩爆试验系统和冲击岩爆试验系统。同时，在实验室内成功模拟不同类型的岩爆：巷道应变岩爆、巷道交叉点应变岩爆、长壁开采工作面应变岩爆、矿柱应变岩爆以及动荷载诱发的冲击岩爆。最后，为有效控制岩爆灾害，提出开挖补偿法，并研发了具有负泊松比效应的宏观和微观NPR锚杆/索。工程实践证明，NPR锚杆/索能提供高预应力来补偿开挖造成的应力损失，同时具备良好的韧性和吸能效果，可为岩爆灾害的防治提供有效途径。

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