[发明专利]一种模拟岩爆试件破坏过程的方法、装置和电子设备

说明书

本发明公开了一种模拟岩爆试件破坏过程的方法、装置和电子设备。根据岩爆试验中采用的岩爆试件构建同比例的岩爆试件模型；将岩爆试件模型沿临空面方向、按照预设破裂比进行一级破裂模拟，得到一级岩爆碎屑模型；将一级岩爆碎屑模型沿临空面方向、按照与一级破裂模拟相同的破裂比和预设破裂概率进行二级破裂模拟，得到二级岩爆碎屑模型；将二级岩爆碎屑模型沿临空面方向、按照与二级破裂模拟相同的破裂比和破裂概率进行三级破裂模拟，得到三级岩爆碎屑模型；照此进行逐级破裂模拟，至粒径大于预设值的岩爆碎屑模型的数量达到阈值。因此，本发明提供的方法可以模拟岩爆试验过程中沿临空面方向的破裂，有利于岩爆碎屑耗能计算和岩爆机理的研究。

技术领域

本发明涉及岩爆技术领域，尤其涉及一种模拟岩爆试件破坏过程的方法、装置和电子设备。

背景技术

岩爆是高地应力条件下，地下工程开挖过程中或开挖后发生的一种突发性地质灾害，一般指能量岩体沿开挖临空面瞬间释放能量的非线性动力学现象。岩爆过程中岩石破裂引起的能量急剧释放是造成岩爆灾害现象的根本原因，主要表现为岩石碎块破裂、弹射等。开展室内实验是进行岩爆机理研究的重要手段，建立岩爆破坏模型可以用来分析岩爆发生时的岩石破裂过程及破裂过程中的能量消耗。

目前，岩石破碎模型主要有两种：一种是矿岩的风化、爆破研究领域的零级颗粒粉碎模型，如附图1所示，假设粉碎颗粒外形为立方体，粉碎群体是由有限数量的零级粉碎颗粒堆积而成的集合体，并认为每一级的粉碎颗粒形状都是小正方体，并且假设新的碎裂颗粒随机分布在正方体的任何可能位置。另一种是剪切抛掷型岩爆研究领域的剪切抛掷型模型，如附图2所示，假设岩爆为极强岩爆（破裂面皆为剪切破坏），除岩爆区岩体外，周围岩体保持完整，两组潜在剪切破裂面与水平面的夹角相同，并且剪切破坏区为V型上下对称结构。

在岩爆实验过程中突然卸载后会形成临空面，岩爆碎屑向临空面方向弹射同时试件产生破裂，而零级颗粒粉碎模型在各个方向上产生破裂是随机的，所以零级颗粒粉碎模型不能用于模拟岩爆实验岩石试件的破裂过程。由于受实验系统刚度、材料均质性影响，剪切抛掷型模型模拟的岩爆状态在岩爆实验中实现难度较大。因此，上述两种岩石破碎模型均不能用于模拟岩爆实验过程中由于能量沿临空面方向释放导致的岩石破裂现象，对岩爆碎屑耗能计算和岩爆机理研究造成一定的困难。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供了如下技术方案。

本发明一方面提供了一种模拟岩爆试件破坏过程的方法，包括：

根据岩爆试验中采用的岩爆试件构建同比例的岩爆试件模型，并将所述岩爆试件模型的任一侧面选为岩爆模拟的临空面；

将岩爆试件模型沿临空面方向、按照预设破裂比进行一级破裂模拟，得到一级岩爆碎屑模型；

将所述一级岩爆碎屑模型沿临空面方向、按照与一级破裂模拟相同的破裂比和预设破裂概率进行二级破裂模拟，得到二级岩爆碎屑模型；

将所述二级岩爆碎屑模型沿临空面方向、按照与二级破裂模拟相同的破裂比和破裂概率进行三级破裂模拟，得到三级岩爆碎屑模型；照此进行逐级破裂模拟，至粒径大于预设值的岩爆碎屑模型的数量达到阈值。

优选地，所述破裂比根据岩爆试验得到的岩爆碎屑尺度分布的分形特征进行确定。

优选地，所述破裂比根据在不同岩爆试验条件下得到的岩爆碎屑粒径级配的均匀性进行确定。

优选地，所述破裂概率根据岩爆试验得到的岩爆碎屑数量进行确定。

本发明第二方面提供了一种模拟岩爆试件破坏过程的装置，包括：

岩爆试件模型构建模块，用于根据岩爆试验中采用的岩爆试件构建同比例的岩爆试件模型，并将所述岩爆试件模型的任一侧面选为岩爆模拟的临空面；