[发明专利]深部地下工程岩爆防治方法和系统

权利要求书

1.一种深部地下工程岩爆防治方法，其特征在于，所述方法包括：

开展深部岩石岩爆试验获取围岩的岩爆峰值应力，开展岩石力学性质测试获取所述围岩的应力应变数据和峰值应变；

根据所述岩爆峰值应力、所述应力应变数据和所述峰值应变，确定所述围岩的岩爆能量；

根据所述岩爆能量，确定所述围岩的岩爆等级；

根据所述岩爆等级，确定所述围岩对应的围岩岩爆控制设计方案；

所述根据所述岩爆峰值应力、所述应力应变数据和所述峰值应变，确定所述围岩的岩爆能量，包括：根据所述岩爆峰值应力和所述峰值应变，确定所述围岩的岩体岩爆峰值应力对应的能量；根据所述应力应变数据和所述峰值应变，确定所述围岩的岩体破坏所需能量；将所述岩体岩爆峰值应力对应的能量与所述岩体破坏所需能量的差值，确定为所述围岩的岩爆能量；所述岩体破坏所需能量为岩体单轴压缩破坏所需能量；

所述根据所述岩爆峰值应力和所述峰值应变，确定所述围岩的岩体岩爆峰值应力对应的能量的公式为：

；

其中，E(σ_1c)表示岩体岩爆峰值应力对应的能量，σ_1c表示岩爆峰值应力，ε_c表示峰值应变；

所述根据所述应力应变数据和所述峰值应变，确定所述围岩的岩体破坏所需能量的公式为：

；

其中，E(σ_c)表示岩体破坏所需能量，ε_c表示峰值应变，σ表示应力，ε表示应变。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述岩爆能量，确定所述围岩的岩爆等级，包括：

如果所述岩爆能量小于或等于第一预设阈值，则确定所述围岩的岩爆等级为无岩爆；

如果所述岩爆能量大于第一预设阈值，且小于或等于第二预设阈值，则确定所述围岩的岩爆等级为轻微岩爆；

如果所述岩爆能量大于第二预设阈值，且小于或等于第三预设阈值，则确定所述围岩的岩爆等级为中等岩爆；

如果所述岩爆能量大于第三预设阈值，且小于或等于第四预设阈值，则确定所述围岩的岩爆等级为强烈岩爆。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述岩爆等级，确定所述围岩对应的围岩岩爆控制设计方案，包括：

如果所述岩爆等级为轻微岩爆，则确定所述围岩对应的围岩岩爆控制设计方案为：

围岩开挖完成后，喷射混凝土；

安装抗爆柔性网；

安装吸能锚杆和锚索，并快速施加高预应力。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述岩爆等级，确定所述围岩对应的围岩岩爆控制设计方案，包括：

如果所述岩爆等级为中等岩爆，则确定所述围岩对应的围岩岩爆控制设计方案为：

围岩开挖完成后，进行锚注加固；

喷射混凝土，安装抗爆柔性网；

安装锚索梁和钢带，架设钢拱架；

安装吸能锚杆和锚索，并快速施加高预应力。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述岩爆等级，确定所述围岩对应的围岩岩爆控制设计方案，包括：

如果所述岩爆等级为强烈岩爆，则确定所述围岩对应的围岩岩爆控制设计方案为：

围岩开挖完成后，进行锚注加固；

喷射混凝土，安装抗爆柔性网；

安装锚索梁和钢带，架设约束混凝土拱架；

安装高锚固支护密度的吸能锚杆和锚索，并快速施加高预应力。

6.根据权利要求3至5中任一项权利要求所述的方法，其特征在于，所述吸能锚杆和吸能锚索的支护材料为理想弹塑性材料，具有可施加高预应力、高恒阻、高吸能和高延伸率的特性。

7.一种深部地下工程岩爆防治系统，其特征在于，所述系统包括：

深部岩石岩爆试验装置，用于对围岩开展深部岩石岩爆试验；

岩石力学性质测试装置，用于对所述围岩开展岩石力学性质测试；

主控装置，用于获取所述围岩在所述深部岩石岩爆试验中的岩爆峰值应力、在所述岩石力学性质测试中的应力应变数据和峰值应变；

所述主控装置，还用于根据所述岩爆峰值应力、所述应力应变数据和所述峰值应变，确定所述围岩的岩爆能量；

所述根据所述岩爆峰值应力、所述应力应变数据和所述峰值应变，确定所述围岩的岩爆能量，包括：根据所述岩爆峰值应力和所述峰值应变，确定所述围岩的岩体岩爆峰值应力对应的能量；根据所述应力应变数据和所述峰值应变，确定所述围岩的岩体破坏所需能量；将所述岩体岩爆峰值应力对应的能量与所述岩体破坏所需能量的差值，确定为所述围岩的岩爆能量；所述岩体破坏所需能量为岩体单轴压缩破坏所需能量；

所述主控装置，还用于根据所述岩爆能量，确定所述围岩的岩爆等级；

所述主控装置，还用于根据所述岩爆等级，确定所述围岩对应的围岩岩爆控制设计方案。