冲击与岩爆倾向性岩体模拟方法与流程

1.本技术涉及地下工程冲击与岩爆倾向性岩体模拟技术领域，特别是涉及冲击与岩爆倾向性岩体模拟方法。


背景技术：

2.目前，随着煤矿巷道和隧道等地下工程的开挖深度不断增大，地应力和地质条件变得复杂，岩爆和冲击地压等动力灾害的发生频率不断增加，发生烈度也不断增大，造成严重的经济损失和人员伤亡。岩爆和冲击地压等动力灾害的发生具有瞬时性和剧烈性，虽然通过微震监测等方式能够预测，但目前尚未有有效地治理措施。通过现场试验探究岩爆和冲击地压等动力灾害的治理措施，成本高、代价大，因此需要利用物理模拟试验再现现场岩爆和冲击地压等动力灾害特征，探究有效的岩爆和冲击地压等地下动力灾害的治理措施，是一种效果较好的研究方式，对岩爆和冲击地压等动力灾害问题的深入研究具有重要意义。
3.选择合理的岩爆和冲击地压等动力灾害的模拟岩体进行物理模拟试验，能够有效地探究岩爆和冲击地压等动力灾害的发生机理和治理措施。因此，真实还原实际工程中的岩爆和冲击地压等动力灾害特性具有重要意义。因此，亟需一种岩爆和冲击地压等动力灾害的模拟岩体制备与测试方法，以真实还原实际工程中岩爆和冲击地压等动力灾害的特性，并在物理模型试验中再现实际工程中的岩爆和冲击地压等动力灾害现象。


技术实现要素：

4.基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种冲击与岩爆倾向性岩体模拟方法。
5.第一方面，提供了一种冲击与岩爆倾向性岩体模拟方法，所述方法包括：初级筛选，按照初始制备方案中的配比，制备初始试件，对所述初始试件进行单轴压缩试验和巴西劈裂试验，获取所述初始试件对应的应力释放现象、应力释放速率和初选冲击指数r0，并根据各所述初始试件对应的应力释放现象、应力释放速率和初选冲击指数r0，确定候选制备方案；优化筛选，根据所述候选制备方案，确定优化配比范围，并根据所述优化配比范围，确定优选制备方案，根据所述优选制备方案制备优选试件，对所述优选试件进行循环加卸载试验，获取所述优选试件对应的冲击能量指数re、岩爆强度指数rs和岩爆烈度指数ri，并根据各所述优选试件对应的冲击能量指数re、岩爆强度指数rs和岩爆烈度指数ri，确定优选制备方案及其对应的冲击与岩爆倾向性；目标筛选，根据实际工程的冲击与岩爆倾向性，结合优选制备方案，确定待选制备方案，根据所述待选制备方案制备目标优选试件，对所述目标优选试件进行物理模拟试验，将与所述实际工程的冲击与岩爆特征一致的待选制备方案，确定为目标制备方案，以使技术人员根据所述目标制备方案制备岩体试件来进行物理模拟实验。
6.作为一种可选地实施方式，所述根据各所述初始试件对应的应力释放现象、应力
释放速率和初选冲击指数r0，确定候选制备方案，包括：如果所述初始试件对应的应力释放现象中包含任一预设应力释放现象；或者，所述应力释放速率大于预设的应力释放速率阈值；或者，所述初选冲击指数r0大于预设的冲击指数阈值，则将所述初始试件对应的初始制备方案确定为所述候选制备方案。
7.作为一种可选地实施方式，所述对所述初始试件进行单轴压缩试验和巴西劈裂试验，获取所述初始试件对应的应力释放现象、应力释放速率和初选冲击指数r0，包括：对所述初始试件进行所述单轴压缩试验，获取所述初始试件对应的第一全应力应变曲线、单轴抗压强度和应力释放现象，所述应力释放现象包括颗粒状弹射、块状弹射和板折剥落中的一种或多种；对所述初始试件进行所述巴西劈裂试验，获取所述初始试件对应的单轴抗拉强度；将所述第一全应力应变曲线中软化阶段最大斜率变化量，确定为所述初始试件对应的应力释放速率；根据所述第一全应力应变曲线、所述单轴抗压强度和所述单轴抗拉强度，确定所述初始试件对应的初选冲击指数r0。
8.作为一种可选地实施方式，所述根据所述第一全应力应变曲线、所述单轴抗压强度和所述单轴抗拉强度，确定所述初始试件对应的初选冲击指数r0的公式为：r0=σcεasa/(σ
t
εbsb)；其中，r0为初选冲击指数，σc为单轴抗压强度，σ
t
为单轴抗拉强度，εa为第一全应力应变曲线中的峰前应变值，εb为第一全应力应变曲线中的峰后应变值，sa为第一全应力应变曲线中的峰前总面积，sb为第一全应力应变曲线中的峰后总面积。
9.作为一种可选地实施方式，所述根据所述优化配比范围，确定优选制备方案，包括：在所述优化配比范围内，依照正交试验的原则控制变量，对各制备材料的含量进行细化分配，并将细化分配后的制备方案确定为优选制备方案。
10.作为一种可选地实施方式，所述对所述优选试件进行循环加卸载试验，获取所述优选试件对应的冲击能量指数re、岩爆强度指数rs和岩爆烈度指数ri，并根据各所述优选试件对应的冲击能量指数re、岩爆强度指数rs和岩爆烈度指数ri，确定优选制备方案及其对应的冲击与岩爆倾向性，包括：针对所述优选试件，进行所述循环加卸载试验，获取第二全应力应变曲线、所述优选试件在加载过程中产生颗粒的颗粒质量m
pi
、颗粒弹射距离d
pi
和颗粒弹射速度vi；根据所述第二全应力应变曲线，确定所述优选试件对应的冲击能量指数re；根据各所述颗粒的颗粒质量m
pi
、颗粒弹射距离d
pi
和所述优选试件的质量m，确定所述优选试件对应的岩爆强度指数rs；将各所述颗粒的颗粒弹射速度vi中的最大值确定为所述优选试件对应的岩爆烈度指数ri；在预先存储的冲击能量指数re、岩爆强度指数rs和岩爆烈度指数ri和冲击与岩爆倾向性四者的对应关系中，查询所述优选试件对应的冲击与岩爆倾向性。
11.作为一种可选地实施方式，所述根据所述第二全应力应变曲线，确定所述优选试件对应的冲击能量指数re的公式为：re=(s
a1-s
a2
s
b1
)/s
b1
；其中，re为冲击能量指数，s
a1
为第二全应力应变曲线中峰值应力前的曲线所围成的面积、s
a2
为第二全应力应变曲线中首次加载与末次卸载曲线围成的面积，s
b1
为第二全应力应变曲线中峰值应力后的曲线所围成的面积。
12.作为一种可选地实施方式，所述根据各所述颗粒的颗粒质量m
pi
、颗粒弹射距离d
pi
和所述优选试件的质量m，确定所述优选试件对应的岩爆强度指数rs的公式为：；其中，rs为岩爆强度指数，m为循环加卸载试验之前所述优选试件的质量，m
pi
为所述优选试件在加载过程中产生的第i个颗粒的颗粒质量，n为颗粒的数量，ki为第i个颗粒的颗粒质量系数，k0为设定值，d
pi
为第i个颗粒的颗粒弹射距离，d0为预设的颗粒弹射距离阈值。
13.作为一种可选地实施方式，所述根据实际工程的冲击与岩爆倾向性，结合优选制备方案，确定待选制备方案，根据所述待选制备方案制备目标优选试件，对所述目标优选试件进行物理模拟试验，将与所述实际工程的冲击与岩爆特征一致的待选制备方案，确定为目标制备方案，包括：根据实际工程的冲击与岩爆倾向性，将与所述实际工程的冲击与岩爆倾向性一致的优选制备方案，确定为待选制备方案；根据所述待选制备方案制备所述岩体试件，并对所述岩体试件进行物理模拟试验，获取所述岩体试件冲击与岩爆特征，所述冲击与岩爆特征包括冲击与岩爆发生位置、冲击与岩爆强度和冲击与岩爆现象的一种或多种；如果所述岩体试件的冲击与岩爆特征与实际工程的冲击与岩爆特征一致，则将所述岩体试件对应的待选制备方案确定为目标制备方案。
14.第二方面，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如第一方面任一项所述的方法步骤。
15.本技术提供了一种冲击与岩爆倾向性岩体模拟方法，技术方案为：初级筛选，按照初始制备方案中的配比，制备初始试件，对所述初始试件进行单轴压缩试验和巴西劈裂试验，获取所述初始试件对应的应力释放现象、应力释放速率和初选冲击指数r0，并根据各所述初始试件对应的应力释放现象、应力释放速率和初选冲击指数r0，确定候选制备方案。优化筛选，根据所述候选制备方案，确定优化配比范围，并根据所述优化配比范围，确定优选制备方案，根据所述优选制备方案制备优选试件，对所述优选试件进行循环加卸载试验，获取所述优选试件对应的冲击能量指数re、岩爆强度指数rs和岩爆烈度指数ri，并根据各所述优选试件对应的冲击能量指数re、岩爆强度指数rs和岩爆烈度指数ri，确定优选制备方案及
其对应的冲击与岩爆倾向性。目标筛选，根据实际工程冲击与岩爆倾向性，将与所述实际工程冲击与岩爆倾向性一致的优选制备方案，确定为目标制备方案，以使技术人员根据所述目标制备方案制备岩体试件来进行物理模拟实验。本技术的实施例提供的技术方案根据冲击与岩爆倾向性筛选出满足实际冲击与冲击与岩爆特征的模拟岩体制备材料配比，能够解决物理模拟试验过程中难以再现实际工程中的冲击与岩爆现象等问题，为物理模拟试验中的冲击与岩爆模拟岩体制备和测试提供指导。
16.应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本技术。
附图说明
17.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
18.图1为本技术实施例提供的一种冲击与岩爆倾向性岩体模拟方法的流程图；图2为本技术实施例提供的另一种冲击与岩爆倾向性岩体模拟方法的流程图；图3为本技术实施例提供的又一种冲击与岩爆倾向性岩体模拟方法的流程图；图4为本技术实施例提供的又一种冲击与岩爆倾向性岩体模拟方法的流程图；图5为本技术实施例提供的一种冲击与岩爆倾向性岩体模拟方法的示例的流程图；图6为本技术实施例提供的一种全应力应变曲线的示意图。
具体实施方式
19.为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。
20.下面将结合具体实施方式，对本技术实施例提供的一种冲击与岩爆倾向性岩体模拟方法进行详细的说明，图1为本技术实施例提供的一种冲击与岩爆倾向性岩体模拟方法的流程图，如图1所示，具体步骤如下：步骤101，初级筛选，按照初始制备方案中的配比，制备初始试件，对初始试件进行单轴压缩试验和巴西劈裂试验，获取初始试件对应的应力释放现象、应力释放速率和初选冲击指数r0，并根据各初始试件对应的应力释放现象、应力释放速率和初选冲击指数r0，确定候选制备方案。
21.在实施中，实验人员按照初始制备方案中制备材料的配比，制备初始制备方案的初始试件。
22.可选的，制备材料包括骨料、胶结剂、添加剂和溶剂中的一种或多种。
23.在实施中，初始制备方案中制备材料的配比的获取方法如下：实验人员可以选取不同的骨料、胶结剂、添加剂和溶剂作为初始试件的制备材料。其中，骨料可以分为石英砂、滑石粉和煤粉等。胶结剂可以分为水泥和石膏等。添加剂主要为甘油或水玻璃。溶剂分为
水、酒精和水玻璃等。实验人员根据骨料不同可以分成若干系列，如骨料1、骨料2、骨料3
…
，在每个系列中，按照胶结剂不同可以分成若干实验组。在每个实验组中，基于控制变量原则，进行正交试验。通过改变骨料、胶结剂和添加剂的配比含量，可获得若干相同成分的不同配比。即为初始制备方案中制备材料的配比。按照初始制备方案中制备材料的，实验人员可以将每种初始制备方案制作成φ50
×
100（直径为50mm，高为100mm的圆柱体）的初始试件n块（如3块）和φ50
×
50初始试件n块，以便后续实验。
24.可选的，初始试件的制备方法为：将溶液和添加剂按照混合均匀得到混合溶液a，将骨料和胶结剂按照比例混合均匀获得混合粉料b。将混合溶液a与混合粉料b混合，搅拌均匀后，加入到指定模具中，压密振捣后，静置一段时间后脱模。脱模后放在恒温通风条件下进行养护。
25.实验人员可以将某一组的一个初始试件置于实验机上，如可以采用电液伺服材料实验机进行单轴压缩试验，将初始试件以预设的速率加载至破坏。再取一个初始试件放置于巴西劈裂试验的试验机上，以预设的加载速度均匀加载，直至破坏。实验人员通过计算机可以获取初始试件对应的应力释放现象、应力释放速率和初选冲击指数r0。实验人员根据实验结果，淘汰不符合试验要求的初始试件及其对应的制备材料的配比，进而确定候选制备方案。
26.可选的，图2为本技术实施例提供的另一种冲击与岩爆倾向性岩体模拟方法的流程图，如图2所示，实验人员对对初始试件进行单轴压缩试验和巴西劈裂试验，获取初始试件对应的应力释放现象、应力释放速率和初选冲击指数r0的具体步骤如下：步骤201，对初始试件进行单轴压缩试验，获取初始试件对应的第一全应力应变曲线、单轴抗压强度和应力释放现象，应力释放现象包括颗粒状弹射、块状弹射和板折剥落中的一种或多种。
27.在实施中，实验人员对初始试件进行单轴压缩试验，以预设的加载速度均匀加载，按照预设的载荷间隔，记录载荷与岩体试件的纵向、横向应变的对应关系，直到加载至岩体试件完全破坏，并记录初始试件完全破坏时对应的载荷和加载过程中出现的应力释放现象。其中，应力释放现象主要是指单轴压缩试验过程中产生颗粒弹射的现象，包括颗粒状弹射、块状弹射和板折剥落等冲击与岩爆现象。实验人员将初始试件完全破坏时对应的载荷与岩体试件的截面积输入至计算机，计算机可以确定该初始试件对应的单轴抗压强度。计算机还可以根据实验人员输入的载荷与初始试件的纵向、横向应变的对应关系，生成第一全应力应变曲线，如图6所示。
28.步骤202，对初始试件进行巴西劈裂试验，获取初始试件对应的单轴抗拉强度。
29.在实施中，实验人员对初始试件进行巴西劈裂试验，利用压条对初始试件（本技术实施例的初始试件为圆柱体）的径向进行加载，使初始试件沿直径方向劈裂，实验人员记录初始试件发生劈裂时的最大载荷，并输入至计算机。计算机根据初始试件发生劈裂时的最大载荷，确定该初始试件的单轴抗拉强度。
30.步骤203，将第一全应力应变曲线中软化阶段最大斜率变化量，确定为初始试件对应的应力释放速率。
31.在实施中，应力释放是指全应力应变曲线在软化阶段出现较大应力骤降的现象。软化阶段指全应力应变曲线中，峰值应力后的应力下降阶段。基于步骤201生成的第一全应
力应变曲线，计算机可以确定第一全应力应变曲线中峰值应力前后的曲线斜率。实验人员将峰值应力前后的曲线斜率的最大斜率变化量，确定为该初始试件对应的应力释放速率。
32.步骤204，根据第一全应力应变曲线、单轴抗压强度和单轴抗拉强度，确定初始试件对应的初选冲击指数r0。
33.在实施中，计算机根据第一全应力应变曲线、单轴抗压强度和单轴抗拉强度，确定初始试件对应的初选冲击指数r0。
34.可选的，计算机根据第一全应力应变曲线、单轴抗压强度和单轴抗拉强度，确定初始试件对应的初选冲击指数r0的公式为：r0=σcεasa/(σ
t
εbsb)；其中，r0为初选冲击指数，σc为单轴抗压强度，σ
t
为单轴抗拉强度，如图6所示，εa为第一全应力应变曲线中的峰前应变值，εb为第一全应力应变曲线中的峰后应变值，sa为第一全应力应变曲线中的峰前总面积，sb为第一全应力应变曲线中的峰后总面积。
35.可选的，实验人员根据各初始试件对应的应力释放现象、应力释放速率和初选冲击指数r0，确定候选制备方案的具体方法如下：如果初始试件对应的应力释放现象中包含任一预设应力释放现象；或者，应力释放速率大于预设的应力释放速率阈值；或者，初选冲击指数r0大于预设的冲击指数阈值，则将初始试件对应的初始制备方案确定为候选制备方案。
36.在实施中，如果初始试件满足以下任一条件，则实验人员将该初始试件对应的初始制备方案确定为候选制备方案。反之，则淘汰该方案。
37.条件一：初始制备方案的岩体试件产生的应力释放现象中包含任一预设应力释放现象，如步骤201的实施例中列举的颗粒状弹射、块状弹射和板折剥落等现象。
38.条件二：初始制备方案的岩体试件对应的应力释放速率大于预设的应力释放速率阈值，即第一全应力应变曲线中的最大斜率变化量。
39.条件三：初选冲击倾向性指数大于预设的冲击与岩爆倾向性指数阈值（如初选冲击指数r0大于100）。
40.步骤102，优化筛选，根据候选制备方案，确定优化配比范围，并根据优化配比范围，确定优选制备方案，根据优选制备方案制备优选试件，对优选试件进行循环加卸载试验，获取优选试件对应的冲击能量指数re、岩爆强度指数rs和岩爆烈度指数ri，并根据各优选试件对应的冲击能量指数re、岩爆强度指数rs和岩爆烈度指数ri，确定优选制备方案及其对应的冲击与岩爆倾向性。
41.在实施中，实验人员基于步骤101筛选出若干候选制备方案中制备材料的配比，结合同系列同组试验方案中其他正交试验方案岩体试件的破坏特征和初选冲击倾向性，确定出各制备材料含量的上限和下限，即为优化配比范围。计算机可以在制备材料的优化配比范围内，确定优选制备方案。
42.可选的，计算机根据优化配比范围，确定优选制备方案的具体步骤为：在优化配比范围内，依照正交试验的原则控制变量，对各制备材料的含量进行细化分配，并将细化分配后的制备方案确定为优选制备方案。
43.在实施中，实验人员将各制备材料的优化配比范围输入至计算机，计算机基于控
制变量原则进行正交实验，优选配比范围内，对各制备材料的含量进行更加细化的优化配比设计，获取优化的不同配比方案，并将其确定为优选制备方案。
44.可选的，实验人员可以根据优选制备方案制备优选试件。
45.在实施中，实验人员按照优选制备方案中制备材料的配比，制备优选试件。例如：针对每种优选制备方案，实验人员可以制成φ50
×
100标准优选试件n块。
46.可选的，图3为本技术实施例提供的又一种冲击与岩爆倾向性岩体模拟方法的流程图。如图3所示，实验人员对优选试件进行循环加卸载试验，获取优选试件对应的冲击能量指数re、岩爆强度指数rs和岩爆烈度指数ri，并根据各优选试件对应的冲击能量指数re、岩爆强度指数rs和岩爆烈度指数ri，确定优选制备方案及其对应的冲击与岩爆倾向性的具体步骤如下：步骤301，针对优选试件，进行循环加卸载试验，获取第二全应力应变曲线、优选试件在加载过程中产生颗粒的颗粒质量m
pi
、颗粒弹射距离d
pi
和颗粒弹射速度vi。
47.在实施中，实验人员将优选试件养护后称重，获取该优选试件的质量。循环加卸载试验前，实验人员架设两台高速摄像机，用于记录优选试件弹射颗粒的形态。在开始试验前，计算机可以根据实验人员输入的各优选试件对应的单轴抗压强度，确定单轴抗压强度的平均值，并将该平均值确定为平均屈服强度。循环加卸载试验过程中，计算机控制试验设备对优选试件施加载荷，当加载至平均屈服强度的95%时，卸载至平均屈服强度的5%，重复加卸载两次后，加载至岩体试件破坏，获取循环加卸载试验过程中的应力应变曲线，即第二全应力应变曲线。计算机根据高速摄像机捕捉的优选试件弹射颗粒的形态，可以确定优选试件在加载过程中产生颗粒的颗粒弹射速度vi。实验人员收集颗粒，获取颗粒质量m
pi
和颗粒弹射距离d
pi
，并输入至计算机中。
48.步骤302，根据第二全应力应变曲线，确定优选试件对应的冲击能量指数re。
49.在实施中，计算机根据第二全应力应变曲线，确定第二全应力应变曲线中峰值应力前的曲线所围成的面积、第二全应力应变曲线中首次加载与末次卸载曲线围成的面积和第二全应力应变曲线中峰值应力后的曲线所围成的面积，进而确定优选试件对应的冲击能量指数。
50.可选的，计算机根据第二全应力应变曲线，确定优选试件对应的冲击能量指数re的公式为：re=(s
a1-s
a2
s
b1
)/s
b1
；其中，re为冲击能量指数，s
a1
为第二全应力应变曲线中峰值应力前的曲线所围成的面积、s
a2
为第二全应力应变曲线中首次加载与末次卸载曲线围成的面积，s
b1
为第二全应力应变曲线中峰值应力后的曲线所围成的面积。
51.步骤303，根据各颗粒的颗粒质量m
pi
、颗粒弹射距离d
pi
和优选试件的质量m，确定优选试件对应的岩爆强度指数rs。
52.在实施中，颗粒弹射距离d
pi
可以反映冲击与岩爆强度的强弱，计算机根据各颗粒的颗粒质量m
pi
、颗粒弹射距离d
pi
和优选试件的质量m，确定优选试件对应的岩爆强度指数。
53.可选的，计算机根据各颗粒的颗粒质量m
pi
、颗粒弹射距离d
pi
和优选试件的质量m，确定优选试件对应的岩爆强度指数rs的公式为：
；其中，rs为岩爆强度指数，m为循环加卸载试验之前目标制备方案的岩体试件质量，m
pi
为目标制备方案的岩体试件在加载过程中产生的第i个颗粒的颗粒质量，n为颗粒的数量，ki为第i个颗粒的颗粒质量系数，k0为设定值，d
pi
为第i个颗粒的颗粒弹射距离，d0为预设的颗粒弹射距离阈值。
54.步骤304，将各颗粒的颗粒弹射速度vi中的最大值确定为优选试件对应的岩爆烈度指数ri。
55.在实施中，高速摄像机捕捉优选试件产生的各颗粒的颗粒弹射速度vi，并输入至计算机，计算机将各颗粒的颗粒弹射速度vi中的最大值确定为优选试件对应的岩爆烈度指数。
56.步骤305，在预先存储的冲击能量指数re、岩爆强度指数rs和岩爆烈度指数ri和冲击与岩爆倾向性四者的对应关系中，查询优选试件对应的冲击与岩爆倾向性。
57.在实施中，实验人员预先在计算机中存储有冲击能量指数re、岩爆强度指数rs、岩爆烈度指数ri和冲击与岩爆倾向性四者的对应关系，如表一所示：表一针对各优选试件，如果该优选试件的冲击能量指数re、岩爆强度指数rs和岩爆烈度指数ri同时满足某一冲击与岩爆倾向性对应的冲击能量指数、岩爆强度指数、岩爆烈度指数的要求，则将该冲击与岩爆倾向性确定为该优选试件对应的冲击与岩爆倾向性，也即该优选制备方案对应的冲击与岩爆倾向性。如果某优选试件未同时满足某一冲击与岩爆倾向性对应的冲击能量指数、岩爆强度指数、岩爆烈度指数的要求，则无法查询该优选试件的冲击与岩爆倾向性，计算机将该优选试件对应的优选制备方案淘汰。
58.步骤103，目标筛选，根据实际工程的冲击与岩爆倾向性，结合优选制备方案，确定待选制备方案，根据所述待选制备方案制备目标优选试件，对所述目标优选试件进行物理模拟试验，将所述实际工程的冲击与岩爆特征一致的待选制备方案，确定为目标制备方案，以使技术人员根据所述目标制备方案制备岩体试件来进行物理模拟实验。
59.在实施中，实验人员根据实际工程的冲击与岩爆倾向性，将与实际工程的冲击与岩爆特征一致的优选制备方案，确定为目标制备方案，以使技术人员根据目标制备方案制
备岩体试件来进行物理模拟实验。
60.可选的，图4为本技术实施例提供的又一种冲击与岩爆倾向性岩体模拟方法的流程图。如图4所示，由于优选制备方案不一定都符合实际工程中的岩体条件，因此实验人员可以采取如下步骤对优选制备方案进行进一步筛选，进而确定目标制备方案，具体步骤如下：步骤401，根据实际工程的冲击与岩爆倾向性，将与实际工程的冲击与岩爆倾向性一致的优选制备方案，确定为待选制备方案。
61.步骤402，根据待选制备方案制备岩体试件，并对岩体试件进行冲击与岩爆模拟试验，获取岩体试件冲击与岩爆特征，其中，冲击与岩爆特征包括冲击与岩爆发生位置、冲击与岩爆强度和冲击与岩爆现象的一种或多种。
62.步骤403，如果岩体试件的冲击与岩爆特征与实际工程的冲击与岩爆特征一致，则将岩体试件对应的待选制备方案确定为目标制备方案。
63.在实施中，根据实际工程中发生的冲击与岩爆情况，实验人员可以选择与实际工程的冲击与岩爆倾向类型匹配的优选制备方案制备岩体试件，并预制出与实际地下工程工况相符合的开挖块体和支护结构，在制作岩体试件的过程中将3d打印的构建预制在指定位置。按照相似原则，实验人员对岩体试件施加与地应力相似的外部应力，并按照实际施工情况移除预制的开挖块体，并将预制的支护结构施加与实际工况相似的外力，利用高速摄像机记录模拟冲击与岩爆情况，实验人员可以获取岩体试件的冲击与岩爆发生位置、冲击与岩爆强度和冲击与岩爆现象，如果岩体试件的冲击与岩爆发生位置、冲击与岩爆强度和冲击与岩爆现象与实际工程的冲击与岩爆特征（冲击与岩爆发生位置、冲击与岩爆强度和冲击与岩爆现象）一致，则将岩体试件对应的待选制备方案确定为目标制备方案。
64.可选的，图5为本技术实施例提供的一种冲击与岩爆倾向性岩体模拟方法的示例的流程图，其中包含根据物理模拟试验反馈优化岩体试件配比的过程，具体如下：步骤501，按照相同骨料为一个系列，各系列中，相同胶结剂为同一组，结合正交试验调整配比含量，确定初始制备方案，并制成初始试件（岩体试件）。
65.步骤502，根据单轴压缩试验和巴西劈裂试验，获取应力释放现象、应力释放速率和初选冲击倾向性指数，进而确定候选制备方案。
66.步骤503，结合同系列同组候选制备方案中其他正交试验方案的破坏特征和初选冲击倾向性，确定优化配比范围。根据确定的优化配比范围，通过正交试验和控制变量的原则，在冲击与岩爆最优配比范围内，对各组分的含量进行更加细化的优化配比设计，确定优选制备方案，并制成优选试件。
67.步骤504，根据循环加卸载试验，获取各优选试件的冲击能量指数、岩爆强度指数和岩爆烈度指数，进而确定该优选试件对应的冲击与岩爆倾向性。
68.步骤505，选择与实际工程的冲击与岩爆倾向类型匹配的优选制备方案制备岩体试件进行冲击与岩爆物理模拟实验。
69.步骤506，根据冲击与岩爆物理模拟实验反馈出的冲击与岩爆特征，结合实际工程中的冲击与岩爆特性，对制备方案进行反馈优化，获得目标制备方案。
70.本技术实施例提供了一种冲击与岩爆倾向性岩体模拟方法，方法包括：初级筛选，按照初始制备方案中的配比，制备初始试件，对初始试件进行单轴压缩试验和巴西劈裂试
验，获取初始试件对应的应力释放现象、应力释放速率和初选冲击指数r0，并根据各初始试件对应的应力释放现象、应力释放速率和初选冲击指数r0，确定候选制备方案。优化筛选，根据候选制备方案，确定优化配比范围，并根据优化配比范围，确定优选制备方案，根据优选制备方案制备优选试件，对优选试件进行循环加卸载试验，获取优选试件对应的冲击能量指数re、岩爆强度指数rs和岩爆烈度指数ri，并根据各优选试件对应的冲击能量指数re、岩爆强度指数rs和岩爆烈度指数ri，确定优选制备方案及其对应的冲击与岩爆倾向性。目标筛选，根据实际工程的冲击与岩爆倾向性，将与实际工程的冲击与岩爆倾向性一致的优选制备方案，确定为目标制备方案，以使技术人员根据目标制备方案制备岩体试件来进行物理模拟实验。本技术的实施例提供的技术方案根据冲击与岩爆倾向性筛选出满足实际冲击与岩爆特征的模拟岩体制备材料配比，能够解决物理模拟试验过程中难以再现实际工程中的冲击与岩爆现象等问题，为物理模拟试验中的冲击与岩爆模拟岩体制备和测试提供指导。
71.应该理解的是，虽然图1至图5的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，图1至图5中的至少一部分步骤可以包括多个步骤或者多个阶段，这些步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤中的步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
72.可以理解的是，本说明书中上述方法的各个实施例之间相同/相似的部分可互相参见，每个实施例重点说明的是与其他实施例的不同之处，相关之处参见其他方法实施例的说明即可。
73.关于冲击与岩爆模拟岩体制备与测试装置的具体限定可以参见上文中对于冲击与岩爆倾向性岩体模拟方法的限定，在此不再赘述。上述冲击与岩爆模拟岩体制备与测试装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。
74.本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本技术所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器（rom）、可编程rom（prom）、电可编程rom（eprom）、电可擦除可编程rom（eeprom）或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器（ram）或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，ram以多种形式可得，诸如静态ram（sram）、动态ram（dram）、同步dram（sdram）、双数据率sdram（ddrsdram）、增强型sdram（esdram）、同步链路（synchlink）dram（sldram）、存储器总线（rambus）直接ram（rdram）、直接存储器总线动态ram（drdram）、以及存储器总线动态ram（rdram）等。
75.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存
在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
76.还需要说明的是，本技术所涉及的用户信息（包括但不限于用户设备信息、用户个人信息等）和数据（包括但不限于用于展示的数据、分析的数据等），均为经用户授权或者经过各方充分授权的信息和数据。
77.本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
78.以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
79.以上所述实施例仅表达了本技术的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本技术的保护范围。因此，本技术专利的保护范围应以所附权利要求为准。