岩爆是指在高地应力岩体中，由于开挖卸荷作用使储存在岩体内的应变能突然释放导致洞壁围岩片状剥落、岩片（块）抛出、弹射等的动力失稳现象。随着地应力增大，深埋隧洞开挖卸荷诱发的高强度岩爆频发，造成大量人员伤亡、机械损坏、工期延误和重大经济损失，且这种灾害的危害性随着埋深和应力水平的增大而显著增大。川藏铁路巴玉隧道94%洞线长度位于岩爆区，强烈岩爆段长度约2200m，川藏铁路米林隧道岩爆段落全长7500m，占隧道总长的65%；锦屏二级水电站深埋隧洞施工过程中发生岩爆上千次，严重阻碍了正常的施工，如引水隧洞、施工排水洞和辅助洞均发生了强烈、极强岩爆破坏。例如，辅助洞B洞2008年6月8日发生极强岩爆’爆坑深度约4m，—次抛射方量超过500m3，支护系统严重破坏，延误工期近1个月。2010年2月4日2#引水隧洞在引（2）11+006～11+060洞段发生多次强烈应变型岩爆，爆坑深度达2～3m，在引⑶11+023位置发生极强岩爆，该岩爆事件伴随有强烈震动造成出渣装载车被弹起和移位，南侧拱脚处排水沟岩体鼓起，隧洞底板产生深度达lm、宽度约250px的纵向裂缝。施工排水洞采用直径7m的隧道掘进机（TBM）开挖，2009年11月28日开挖至SK9+285洞段时发生破坏范围近28m、破坏深度5～8m的极强岩爆事件，将TBM护盾前段整体掩埋，岩爆破坏围岩近400m3，也是锦屏二级引水隧洞发生的最严重的岩爆事件，造成7人死亡，上亿元的TBM设备报废。2011年11月3日，义马千秋煤矿发生重大冲击地压事故，造成10死64伤，直接经济损失2748.48万元。该次事故是由于煤矿开采后，上覆巨厚顶板砂砾岩层诱发下伏逆断层活化导致巨大的能量瞬间释放诱发了冲击地压事故。二郎山隧道自1996年6月开工以来，施工中先后共发生200多次岩爆，连续发生岩爆的洞段累计总长度达1095m（其中主洞410m、平导685m），对施工过程造成了不同程度的影响秦岭终南山隧道在埋深超过750m的施工地段发生了轻微、中等岩爆，岩爆形成“V”形凹槽，爆坑深度从十几厘米至1.5m不等，一度给施工造成很大的困难，对施工安全和进度构成严重威胁。另外，天生桥、二滩、瀑布沟和拉西瓦等水电站地下洞室群开挖工程中均发生了不同程度的岩爆灾害，例如，二滩水电工程地下厂房洞群开挖过程中，发生了数十次规模不等的岩爆，甚至出现百吨级预应力锚索被拉断现象，对洞室围岩造成了较大破坏，严重影响了施工进度。
　　1.2研究现状概述
　　因此，岩爆灾害已经成为制约深埋硬岩隧洞（隧道、巷道）工程安全建设的瓶颈问题，岩爆机理的解释、风险的合理评估和准确预测及防控已经成为深埋隧洞工程安全建设和工程防灾减灾亟待解决的关键难题。深埋硬岩隧洞施工过程中，发生频率最高的属于应变型岩爆，容易发生在开挖卸荷后的完整围岩中，具有随挖随爆、强度低、发生频率高、爆坑深度浅等特点。但从锦屏二级水电站深埋隧洞施工过程中岩爆发生后揭露的现场特征发现，一部分岩爆发生区域存在规模不等的结构面，这些结构面一般无充填、闭合性好（即硬性结构面），且含结构面的围岩发生的岩爆往往规模大、破坏力强，且可能在该洞段连续发生强岩爆（这种岩爆称为结构面型岩爆而现阶段对于这种由于结构面的存在诱导发生的强烈岩爆研究较少，虽然有众多的试验成果来帮助解释岩爆这种动力失稳现象，但是这些基于压缩试验、加卸载试验的成果很难用于揭示这种由结构面诱发的岩爆。虽然在采矿工程中断层滑移型冲击地压已有多年的研究历史，但由于深埋交通、水电隧洞工程与矿山工程开挖方法、开挖扰动范围、赋存环境等存在一定差别，因此结构面型岩爆与断层滑移型冲击地压既有相似之处，但也有很大的不同。
　　因此，以深部高应力下硬岩-硬性结构面组成的高储能系统为研究对象，对于硬岩的脆性破坏特征和机制、硬岩峰后力学特性和储能能力、硬岩结构面与岩爆的相关性、高应力下硬岩结构面剪切力学行为、结构面动力剪切失稳的影响因素、预警监测指标和方法等开展系统而深入的研究，揭示结构面诱发岩爆的内在机制，探究不同岩性的岩石材料因素（内因）和环境因素（外因）对结构面型岩爆的影响规律，建立深部硬岩隧洞动力灾害的评价方法，为我国深部岩体工程的安全作业提供重要的理论和技术支持，这不仅是我国深部资源开发的重大需求，也是深部岩体力学发展前沿的关键科学问题和亟待解决的重大课题。

目录
“博士后文库”序言
前言
第1章 绪论 1
1.1 研究目的与意义 1
1.2 研究现状概述 3
1.2.1 硬岩脆性破坏特征与机制.3
1.2.2 岩石脆性特征评价方法 9
1.2.3 岩爆的分类研究 12
1.2.4 岩爆机理研究 14
1.2.5 岩爆的预警研究 16
1.2.6 硬岩结构面剪切力学特性 18
1.2.7 结构面起伏体损伤特性 20
1.2.8 结构面与岩爆相关性研究 22
1.3 目前研究中存在的问题.23
1.4 本书技术路线图 24
第2章 深部硬岩---硬性结构面高储能系统与动力灾害 26
2.1 引言 26
2.2 岩爆案例 26
2.2.1 锦屏二级水电站深埋隧洞岩爆案例 26
2.2.2 川藏铁路拉林段隧道岩爆案例 32
2.2.3 引汉济渭工程隧道岩爆案例 34
2.3 结构面型岩爆分类 37
2.3.1 滑移型岩爆 38
2.3.2 剪切破裂型岩爆 39
2.3.3 板裂屈*型岩爆 39
2.4 结构面型岩爆发生机制 40
2.4.1 滑移型岩爆和剪切破裂型岩爆发生机制 40
2.4.2 结构面诱发的板裂屈*型岩爆的力源分析 48
2.5 讨论 50
2.6 小结 50
第3章 硬岩脆性破坏特征与机制 52
3.1 引言 52
3.2 试样准备及试验程序 52
3.2.1 试验岩石性质和试样制备 52
3.2.2 试验方案 53
3.2.3 试验设备及方法 54
3.3 大理岩脆性破坏特征的试验研究 55
3.3.1 不同围压下大理岩的应力–应变特征 55
3.3.2 岩样破坏面形态及试验现象的详细描述 55
3.4 花岗岩脆性破坏特征的试验研究 57
3.4.1 不同围压下花岗岩的应力–应变特征 57
3.4.2 岩样破坏面形态及试验现象的详细描述 58
3.4.3 花岗岩破裂面断口的电镜扫描 60
3.5 水泥砂浆脆性破坏特征的试验研究 61
3.5.1 不同围压下砂浆的应力–应变特征 61
3.5.2 岩样破坏面形态及试验现象的详细描述 62
3.6 硬岩脆性破坏机制分析 63
3.7 小结 66
第4章 岩石脆性评价方法 67
4.1 引言 67
4.2 对现有脆性指标的总结、分类和评价 67
4.2.1 从岩石应力–应变*线获得的脆性指标 68
4.2.2 从额外物理和力学性质测试获得的脆性指标 72
4.3 基于应力–应变*线峰后行为的脆性评价方法 74
4.3.1 评价岩石脆性程度大小的指标及其初步验证 75
4.3.2 评价岩石脆性破坏强度的指标的定义、公式和验证 80
4.4 岩石脆性程度大小和脆性破坏强度的关系 84
4.5 岩石脆性程度大小和脆性破坏强度在评价岩爆的支护效果的应用 86
4.6 讨论 88
4.7 小结 89
第5章 岩石II型应力---应变*线特征、机制与应用 91
5.1 引言 91
5.2 试样、试验系统和方法 92
5.2.1 岩石试样制备 92
5.2.2 试验设备 93
5.2.3 试验方案和方法 93
5.3 结果和分析 94
5.3.1 三种测量轴向应变方法的比较 94
5.3.2 应力–应变*线特征 95
5.3.3 强度特性 97
5.3.4 破坏模式 99
5.3.5 声发射特征 100
5.4 机理分析 102
5.4.1 II型应力–应变*线发生机制 102
5.4.2 II型应力–应变*线影响因素 106
5.4.3 加载控制方式对岩石特性的影响 108
5.5 讨论 109
5.6 小结 110
第6章 硬岩结构面剪切力学特性 112
6.1 引言 112
6.2 试样制备及试验方案 112
6.3 不同岩性结构面剪切力学特性 115
6.3.1 砂浆结构面剪切力学特性 115
6.3.2 大理岩结构面剪切力学特性 118
6.3.3 花岗岩结构面剪切力学特性 120
6.4 不同岩性结构面抗剪强度随压力的变化规律 122
6.5 小结 124
第7章 结构面剪切诱发动力灾害影响因素 126
7.1 引言 126
7.2 结构面剪切诱发岩爆的因素分析 126
7.2.1 岩性 126
7.2.2 法向压力 128
7.2.3 结构面表面形貌 130
7.2.4 充填物 133
7.2.5 剪切变形历史 135
7.3 小结 136
第8章 硬岩结构面起伏体损伤特点及对动力剪切失稳的影响 138
8.1 引言 138
8.2 不同压力下花岗岩节理剪切特性 139
8.2.1 剪应力–剪切位移*线 139
8.2.2 不同法向应力条件下声发射事件的分布 140
8.3 花岗岩结构面起伏体的损伤特性 141
8.3.1 不同法向应力下基于声发射事件的粗糙度损伤特征 141
8.3.2 花岗岩节理的剪胀特征 143
8.3.3 声发射事件随剪切循环的演化规律 146
8.4 起伏体损伤对宏观力学特性的影响 148
8.4.1 起伏体损伤对节理峰后剪切行为的影响 148
8.4.2 起伏体损伤对黏滑的影响 150
8.4.3 剪切循环对AE中b值的影响 153
8.5 讨论与小结 156
第9章 细观结构对结构面动力剪切力学行为的影响 158
9.1 引言 158
9.2 两种不同花岗岩结构面剪切特性比较 159
9.2.1 两种结构面类型剪切特性对比研究 159
9.2.2 相同法向应力下两种花岗岩结构面的剪切特性 160
9.2.3 峰值剪切强度和残余剪切强度的比较 164
9.2.4 两类岩石结构面的声发射特性 165
9.2.5 花岗岩结构面A和B剪切特性总结 167
9.3 花岗岩结构面粗糙度分析 168
9.4 细观结构对动力剪切特性影响 170
9.5 讨论 174
9.6 小结 175
第10章 结构面剪切诱发动力灾害预警指标与方法 176
10.1 引言 176
10.2 花岗岩结构面黏滑剪切失稳与声发射特性 177
10.2.1 花岗岩结构面剪切黏滑机制的解释 177
10.2.2 具有黏滑特征的花岗岩结构面剪切破坏的声发射规律 179
10.3 基于声发射b值的结构面剪切诱发岩爆的预警方法 182
10.3.1 声发射b值的物理意义及计算方法 182
10.3.2 不同法向应力下花岗岩结构面声发射b值的演化规律 184
10.3.3 基于声发射b值的剪切型岩爆预警方法 186
10.3.4 采用声发射b值的预警剪切型岩爆的优点 191
10.3.5 声发射b值可以预警岩爆的解释 192
10.4 小结 194
第11章 跨尺度结构面动力剪切的幂函数规律 195
11.1 引言 195
11.2 本研究的数据来源 196
11.3 结果分析 196
11.3.1 断层周边的裂纹密度分布 196
11.3.2 裂纹长度分布 198
11.3.3 b 值的应力依赖性 199
11.3.4 摩擦系数的应力相关性 202
11.4 讨论 204
11.5 小结 207
参考文献 208
致谢 226
编后记 227