岩爆模拟试验装置技术指标

1、模型块体尺寸：高×宽×长=60×40×100 cm。2、模型边界可加侧向荷载和顶部荷载。3、模型边界最大荷载集度为20 MPa。4、荷载集度偏差小于5%。5、模型边界荷载可稳压48小时以上。6、主机总重：13500kg（含均布压力加载器）。7、主机最大外型尺寸：长×宽×高 3025×26000×1670 mm。8、试件模具总重： 420 kg。9、试件模具外型尺寸： 长×宽×高=1160×910×649mm。10、液压稳压器总重： 300kg。11、液压稳压器外型尺寸： 长×宽×高=1950×840×1570mm。 12、电动油泵总重： 80kg。13、电机额定功率： 2.2KW。14、电机额定电压： 380V。

岩爆模拟试验装置主要应用于研究坚硬岩体在高地应力条件下产生岩爆的机理、过程、条件以及有效的控制技术，为高地应力条件下的地下工程设计、施工、防止岩爆灾害提供科学依据。可广泛应用于水电、铁路、公路、煤矿等部门深地下工程的科研、设计和教学工作中。

从行业上看，岩爆的研究主要经历了矿山、水电、交通的发展过程，加拿大Falconbridge 镍矿、印度Kolar 金矿、南非ERPM 矿、美国Idaho 的铅锌银矿、日本关越隧道、挪威Heggura公路隧道、瑞典Vietas 水电站引水隧洞等均有岩爆发生。1996～2003 年期间，岩爆是南非金属矿山造成致命事故的第二大来源。在我国，红透山铜矿、玲珑金矿、渔子溪一级水电站、天生桥二级电站、太平驿水电站、锦屏二级水电站、川藏公路二郎山隧道、秦岭铁路隧道、川藏铁路等工程中均有岩爆发生。从施工方法上看，对岩爆的研究也由原来单一的钻爆法，扩展到隧道掘进机(tunnel boringmachine，TBM)施工 。隧道岩爆往往造成开挖工作面的严重破坏、设备损坏和人员伤亡，已成为岩石地下工程和岩石力学领域的世界性难题。

如图1所示是位于青藏高原的拉林铁路巴玉隧道，13公里多的区段，94%都是岩爆区！

中铁十二局集团承建的拉林铁路巴玉隧道，位于青藏高原，地处亚欧板块与印度洋板块交汇地带，地壳活动活跃，地层以花岗岩坚硬石为主，独特的地质构造，使隧道岩体中聚集了很强的地应力，形成了重度岩爆。全长13037米的隧道正洞和8131米的平行导洞，岩爆地段占94%。

巴玉隧道岩爆发生的强度、频率和形态多样，单次最长持续时间达20余小时，在国内外隧道施工史上均属罕见，堪称隧道岩爆博物馆。由于岩爆出现的时间、位置、强度等均难预测，不仅给施工人员心理上造成畏难情绪，其对机械设备的损坏、工序的影响，不仅加大了施工成本，更降低了施工效率。

隧道岩爆研究已经从状态研究到孕育全过程的机制、监测预警与动态调控研究，隧道岩爆监测预警从定性发展到定量、智能化。隧道岩爆孕育机制是指其孕育过程相关的岩体破裂对应力学机制(张拉破裂，剪切破裂或混合破裂)的演化规律。

隧道岩爆机理经历了室内试验、现场观察、数值模拟、地震监测、电镜扫描等一系列的研究过程，科研人员逐步掌握了岩爆发生的孕育过程和发生条件。

《公路隧道脆性岩体岩爆机理与模拟方法研究》通过对张石高速公路二期工程化稍营至蔚县段黑石岭隧道实地调查、岩石声发射Kaiser效应地应力量测、室内岩石力学试验、室内岩爆模拟试验、声发射能量及时频分析、数值模拟等方法，分析了公路隧道脆性岩体在埋深不足250m（国内外发生岩爆的绝大多数地下工程埋深在300m以上）时岩爆发生的机制，并基于有限差分理论及颗粒流理论，以FLAC及PFC程序为实现平台，采用Fish语言编译连续元与离散元计算数据传输交换函数，建立二维平面应变圆形巷道连续-离散耦合分析模型，从宏-细观角度深入开展不同围压条件下圆形巷道围岩变形破坏机理研究。