冲击与岩爆倾向性岩体模拟方法与流程

技术特征：
1.冲击与岩爆倾向性岩体模拟方法，其特征在于，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，确定候选制备方案和优化配比范围；优化筛选，根据所述候选制备方案和优化配比范围，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r
e
、岩爆强度指数r
s
和岩爆烈度指数r
i
，并根据各所述优选试件对应的冲击能量指数r
e
、岩爆强度指数r
s
和岩爆烈度指数r
i
，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。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，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。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，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。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，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=σ
c
ε
a
s
a
/(σ
t
ε
b
s
b
)；其中，r0为初选冲击指数，σ
c
为单轴抗压强度，σ
t
为单轴抗拉强度，ε
a
为第一全应力应变曲线中的峰前应变值，ε
b
为第一全应力应变曲线中的峰后应变值，s
a
为第一全应力应变曲线中的峰前总面积，s
b
为第一全应力应变曲线中的峰后总面积。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，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。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，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r
e
、岩爆强度指数r
s
和岩爆烈度指数r
i
，并根据各所述优选试件对应的冲击能量指数r
e
、岩爆强度指数r
s
和岩爆烈度指数r
i
，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v
i
；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r
e
；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r
s
；将各所述颗粒的颗粒弹射速度v
i
中的最大值确定为所述优选试件对应的岩爆烈度指数r
i
；在预先存储的冲击能量指数r
e
、岩爆强度指数r
s
和岩爆烈度指数r
i
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。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，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r
e
的公式为：r
e
=(s
a1-s
a2
s
b1
)/s
b1
；其中，r
e
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。8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，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r
s
的公式为：；其中，r
s
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，k
i
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。9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，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。10.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述制备材料包括骨料、胶结剂、添加剂和溶剂中的一种或多种。

技术总结
本申请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。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，结合定义的应力释放现象、应力释放速率和初选冲击指数，确定候选制备方案及优化配比范围。优化筛选，根据候选制备方案及优化配比范围，制备优选试件，结合冲击能量指数、岩爆强度指数和岩爆烈度指数，确定优选制备方案和相应的冲击与岩爆倾向性。目标筛选，根据优选制备方案制备岩体试件，根据物理模拟试验现象结合实际工程，确定目标制备方案。以使技术人员根据实际工程概况，选择目标制备方案进行冲击与岩爆模拟实验。采用本申请可以还原实际工程中冲击地压和岩爆特性。岩爆特性。岩爆特性。


技术研发人员：王琦 王允偲 江贝 徐奴文 张后全 蒋振华
受保护的技术使用者：山东能源集团有限公司 北京力岩科技有限公司
技术研发日：2022.11.24
技术公布日：2022/12/30