岩爆机理研究的关键问题_唐春安

,
。
钱 七虎
你 说 的结 构 是指 什 么
唐春 安
整 体 结 构 隧 道 周 围是 一 个 结 构 煤 矿 中 的 岩 层 结 构 都 是 一 个 结 构 如 果 以 自重 为 主 开 挖 扰 动 必 然 引 起 围 岩 中 的 应 力 上 升
调 整 围 岩 应 力 也 是 增加 的 即 应 力 集 中
岩 爆 的 孕 育 过 程 就不 一 定 需 要 运 用 动 力 学 理 论 来 描 述
,
, ,
,
,
但
,
。
当然 爆 炸 可能 诱 发
,
岩 爆 涉 及爆 炸 波 的 传 导 和 诱 发 岩 爆 是 动 力 学 问 题 这 必 须 通 过 动 力 学 方 法来
进 行 研究
。
但此时 结构 的初 始受力 仍然 是静载 只 有 处 于 岩爆 临 界状态 的 围
压 但 本质 还 是 一 样 的 能 不 能 统 一
, 、
有 它 的 统 一 性 当 然 在 不 同 情 况 下 会 出现
、
,
多 样 性 但 是 本 质 上是 统一 的 简 单 的 基 本 的
。
钱七虎
我 的 简化分析基于 三 条
, ,
岩爆 的 动 因 是 强压 缩 围岩 的局 部 突 然却 载
、 , ,
。
结
构 是 围 岩 载 荷 却摔 结 构 从 围 岩 上 局 部 突 然 挖 掉 了 却 载 了 却 载 的 结 果 有 的
地 方 应 力 减 少 有 的 地 方 应 力 增加
,
围 岩 强 压 缩 变 形 能 快 速转 化 为 动 能 这 是
,
,
机 理 之二
岩 爆 的 动 能 是 总 的 变 形 能 减 掉 破坏 能 或 者 总 动 能 减 掉破 坏 能
爆
。
“
”
,
冲 击 地 压 的 定 义 是从 力 学 角 度 出 发 的
,
,
。
如果 都 从 这 个 角 度 定 义 显 然 岩 爆
。
,
是 冲 击 围压 地 震 是 冲 击 地 壳压 都 与 冲 击 力 有 关
地 压 多 用在 煤 炭 开 采 中 因 此 有 它 的 应 用 背 景
, , 。
从 目前 的 应 用 领 域 看 冲 击
“机
理
探索
岩 像机 理 研 究 的 关 健 问题
唐春 安
今 天 主 题 列 了 五 个 也 涉及 监测 技 术 但 是 主 要 是 岩 爆 机 理 我 想 就 机 理 问
,
,
,
题 展 开 讨论
。
关 于 岩爆 定 义
刚 才 大家 讨 论 岩 爆 的 定 义 讲 的 很 多 东 西 主 要 都 是 从现 象 角 度 出 发 的
条件
,
但 这 种 岩 爆 发 生 的 条 件必 须 满 足 接 近 临 界状 态 的
,
这 就 是 说 爆 炸 诱 发 的 岩爆 为 岩体 首 先 是 一 个 准 静 态 结 构 其次 接 近 临
,
,
界状 态 远 离 平 衡 态
,
然后 受 到 应力 波扰 动 这 是本 质
。 ,
,
。
完 全不 接 近 临 界 状 岩 爆的 孕育过
,
在 位 移 加 载 边 界 条 件 下 结构 刚 度 的 降 低 的 结 果 就 是
,
。
如 果 承 载 能力 降 低 的 幅 度 高 于 刚 度 降 低 的 幅 度 结 构 就
。
进人 失 稳 状 态 即 岩爆 发 生
幅 度 则 结 构就 是 稳 定 的
,
反 之 如 果 承 载 能 力 降 低 的 幅度 低 于 刚 度 降 低 的
,
,
。 , 。机 理
。
,
妞
岩结 构 才 有 可 能受 到 爆 炸 应 力 波 的 触 发 而 发 生 岩 爆
“
,
。
准 确 地 说 这 种 情况 属
动一 静 加 载 情 况
, 。
,
”
。
目前 有 一 些 学 者 提 出 用 动 一 静 加 载 方 式 来 研 究 这 种 岩
。
爆 是 一 种 很好 的研究 方 向
,
、 ,
震级 等 旨在 岩 爆 的 防 治
,
岩 爆 的 孕 育 过程 其实 是 一 个 岩 石 变 形 微破 裂 演化 直 至宏 观 失 稳 的 过 程 在 失稳 发 生 之 前 整 个 过 程 其 实 是 一 个 准 静 态 的 过 程
, , ,
。
因此 完全 可 以应 用准
,
静 态 的 研 究方 法 研 究 在 外 加 荷 载 或 开 挖 卸 载 作 用 下 的 岩 石 微 破裂 演 化 过
, , 。 , 。 , , 。
煤矿
,
隧 道局 部 开挖 应 力
,
开 挖 却 载 是 个 现 象 真 正 力 学上 是 不
,
是 却 载 要 看 三 维 状 态 强 度 包络 曲 线
包络 曲 线远就是安全 的
。
,
,
。
摩 尔 圆 离 临 界 包络 曲 线 近就 很危 险 离
潘一 山
岩 爆确 实 是 在 非 常 广 阔 的 领 域 煤 矿 水 电 工 程 交 通 工 程 而 且 岩 爆 发 生
, 。
,
,
要 从破坏 的 强 度 准 则 角 度 去 理解 卸 载 引 起 破 坏 一 定 不 是结 构 真 正 意 义 上 的 结 构 受 载减小 而 是 受 力 状 态 三维 到 二维 或 一 维 的 变 化
,
“机
发 生 岩爆 结 构 刚 度 问 题
岩 体结 构 的 演 化 分 两 种 情 况 伤
程 寻找 岩 爆 发 生 的 前 兆规 律 为 岩爆 的 监 测 预 警 提 供 理 论 基 础
重点 是孕育过程
。
, ,
,
。
此 时 研究 的
,
,
但 对于 岩 爆 的 发 生 瞬 间 过 程 研 究 而 言 岩 爆 瞬 间 是 动 态 的
。
必 须 应 用 动 力 学 方法 研 究 失 稳 过程 所 释 放 的 能 量 和 震 级 为 防 止 岩爆 发 生 的 支 护 参数 设计 提 供依 据
言 让 记 者 可 以 向 大 众 说清 楚岩 爆 是 怎 么 回 事
。
岩 爆 发 生 一 是 内部 因 素 二 是 外
、
,
部 因 素 当 达 到 一 定 条件 时 就 发 生 岩 爆 了
,
。
内 部 因 素 就 是 无 论煤 炭 岩 石 都 具
。 ,
。。
、
索
工
、 、
有 突 然 变 形 等性 质
、 、
, 、
,
其实 怎 么定 义岩爆 冲 击地
,
,
压 这 些 词并 不 是 最 重 要 的
约 定好
。
。
主要 看 大 家 是 怎 么 定 义 它 的 内涵 大 家 取 得 共 识
,
,
如 果 没 有 共 同 约 定 的 基 础 一 定 要 讲 冲击 地 压 和 岩 爆 有 什 么 区 别 这
不好讲
。
假 设 我 们 都 同意 用 岩 爆 的 定 义 就 没有 区 别 了 我 们 一 定 要 从 字 面 上 找
关 于 卸载 的概 念
目前 对 卸 载 岩 石 力 学 有 一 些 误 解 好 像 在 某 些 条 件 下 对 一 个 受 载 物 体
“
”
, ,
进 行卸 载 也 可 以 引 起 破 坏
,
。
这 是一种误解
。
,
。
真 正 意 义 上 的 卸 载 是 不可 能 引
,
,
起破 坏 的
荷
。
。
这不 符 合 力 学 原 理
, , ,
矿 顶 开 裂 也 幕零 出 边界
, 。
面 开 始 却 载 却 载 以 后 肯 定 要应 力 转 移 是 以 动 能 的 形 式 只 是 强 弱 问 题
严
格 地 来说 却 载 一 定 是 动 力
,
问题 这 个 动 力 问 题的 强 或 弱 与
,
地应 力 大小和 却载
“机
速 度快 慢 有 关
、
西 还是 逃 脱 不 了 大 自然 三 大 定 律 能 量 守 恒 质 量 守恒 定 量 守 恒
, , ,
、
。
统 派 无 论 冲击 地 压 矿 震 还 是 岩 爆 突 出 地 震 从 力 学 现 象 来 说是 同 样
一 种 现 象 只 不 过 在 不 同 的 条件 下 表 现 形 式 不 一 样
,
, ,
边 界 一 个 方 向 的 卸 载 不 仅 没 有 减 小 莫 尔 圆 反 而 使得 莫 尔 圆 变 大 结 构 变 得 更
危险
。
如 果 再考 虑 到 开 挖 如 圆 形 隧 道 还 会 引 起 洞 壁 的 应 力 集 中 圆 的 弹 性
一
。
解应力 集 中 系 数是
所 以 我 们 对 卸 载 这 个概 念 不 要 从 现 象 去 理 解
, 。
理探索
它 的响 应 力 与什 么 有关 系
,
比如 却 载 面 破坏 的 很 大 暴露 边 界
, ,
,
更 大 边界 面 越 大 在 体 积 上 集 聚 都 会 转 移 的 暴 露 出 多 少 面 能 量 就 在 哪 里 分
。
。
你 们 感到 哪 个 地 方 不 太 合 适 可 以 提
, 、
岩 体非 均 匀现 象 微裂 纹 结 构 面 软弱 面
的却 载 的一 种形 式
。
、
。
我 的 观 点 是 顶 板垮 落 也 是 局 部
王明 洋
不 管 怎 么 样 都 是 能 量 守 恒 能 量 守 恒 一 个是体 积 一 个 是 面 积
。
其 实 人 们 常 说 的 卸 载诱 发 破 坏 从 岩 石 的 内 部
,
受 力来 讲 其实 不 是卸 载
,
开 挖 扰 动 卸 载 只 是 卸 去 了 围 岩 边 界 某 个方 向 的 载
,
如 果从 强 度 准 则 人 手 用 强 度 包 络 线 如 摩 尔 圆 和 摩 尔 包 线 来 描 述 围 岩
, , , , , , 。
大 的 体积
分 解成 小 的体积加 上 面 积 边 界 面破 坏 所 以 有一 位 院 士 讲 破 坏 与 其 说 是破 坏 还 不 如 说 是 幕 寡 出 边 界 面 破 坏 也 是 却载
, , , 。
岩 石 开挖 只 要 是暴 露 出 了 边 界
。
,
面 的 就 是 一种 却 载 因 为 能 量 是 沿 着 边 界在 传 递 的
。
。
第一 种 情 况 是结 构 的 承载 能力 在降低 损
。
第 二 种情 况 是 结 构 的 刚 度 在 降 低
, 。
这 两 种 情 况 是矛 盾 的 两 个 方 面
。
。
承载
能力 降低是 负 面 的 即 结 构 可 能 更 容 易 破 坏
但 是 结构 刚 性 的 降低 可 能 造 成 整
,
个加 载 系 统 的 载 荷 降 低 结构 内 部 的 应 力 降低
。
,
到 区别就有 区别 了
这 不是 本 质 的 问 题
。
有 关 岩 爆研 究 的方 法
目 前有 关 岩 爆研 究 的 方 法 到 底 是 运 用 动 力 学 方 法还 是 静 力 学 方 法
,
从现
。
象看 本 质 岩 爆 发 生 的 过 程 肯 定 是 动 力 学 过 程 需 要 用 动 力 学 理 论来 描 述
,
态 爆 炸 应 力 波触 发 岩 爆 是很 难 的 程
,
但 是 对 于 应 变 型 岩爆 而 言 研 究 其 实应 该 分 成 两 个方 面
岩 爆 的 发 生 过程
。 , 。 ,
第 一个 方 面 的 问 题 研 究 的 重 点 在 岩 石 微 破裂 的 演 化
。
过 程 旨在 监 测 预警
第 二 个 方 面 的 问 题 主 要 涉 及 岩 爆 发 生 瞬 间 的 行 为 包括
, 。
从
本 质 上讲 岩 爆 冲 击 地压 地震 都 是 一 种 岩石 或 岩 体 结 构 破 裂 失 稳 现 象
为 什 么 国 际上 定 义 岩 爆 是 沿 用 了 地 震 这 个 词 的 造 词 方 法
, ,
,
、
、
。
当时
“
”
。
如果 从 这 个 思
、
路 定 义 在 地 震 与 岩爆 之 间 加 一 个 矿 震 还 是 比 较 合 适 的 即 地 震 矿 震 和 岩
,
、
、
,
现 象特 别 复 杂 我 们 站 在 不 同 角 度 对 于 不
简 单 派和 统 派
, 。
,
,
同 的 工程 大 家观点 不 一 样
,
。
今天分
简单 派 就 是钱老 师 所 说 的 简化分 析
,
。
大 众 科 技 报》 如 果 不让 《 记 者都 能
,
听 得 很 清 楚 就 是说 我 们 对 这 个 东 西 还 没 搞 清 楚 所 以 我 们 应 该 用 最 简 单 的 语
。
外 因 就 是 它 的 应 力 达 到什 么 状 态
,
。
厚 煤 层 瓦 斯 扰动 却
。
载 发 生 断 裂 初 始 量 附 近 实 际 都 可 以 归 结 成 应 力 的 增加
当 内 因外 因达到 临
界值 源自文库 这 个 系 统达 到 了 能 量 最 大 的 数
, , , 、 ,
,
。
岩 爆 最基 本 的 原 理 没 有 出 现 最 新 的 东
。
岩 爆 最早 是 从 水 电 工 程 出
,
现 的 是 岩 石 的 爆 裂 从 这 种 现 象来 看 就 是 岩 爆
没 有 像煤 矿 会 达 到
, , , , , ,
,
,
。
但岩 石 强 度 高 破坏 范 围 往 往
。
甚 至 整个 工程 面摧垮 所 以 产 生 这种描述
, ,
冲 击地压
在 煤 矿 当 中 煤 炭 强 度 比 较 低 一 旦 冲 击 发 生 以 后 破坏 范 围 很 大 叫 做 冲 击 地