岩石动力灾害模拟：巷道岩爆的孕育与预测

"巷道岩爆孕育过程的数值模拟 (2011年)，作者通过格形有限元模型探讨了岩爆的形成机制" 在矿井开采过程中，巷道岩爆是一种常见的动力学灾害，它对工程安全构成严重威胁。这篇2011年的研究论文深入探讨了岩爆的孕育过程，其核心是理解岩石损伤演化的机制以及如何导致结构灾变。岩爆、地震、冲击地压以及煤炭开采中的“三突”问题，这些现象的共同点在于它们都是由岩石内部损伤的逐渐积累和扩展所引发的。 研究人员基于微损伤不可逆演化原理，采用了格形有限元模型，这是一种用于模拟复杂结构力学行为的有效工具。通过这种模型，他们能够在自适应位移加载的条件下，模拟巷道断面的损伤状态，从微观的点状损伤斑图逐步发展到宏观的连续断裂。这一过程反映了岩石内部损伤的跨尺度生长，从微观尺度到宏观尺度的不可逆演变。 数值模拟在ANSYS这一广泛应用的工程软件平台上进行，使得研究人员能够定量分析岩爆孕育过程中的力学行为和能量积累，从而预测岩爆的可能性和可能的影响范围。这种数值模拟方法对于预防和控制巷道岩爆灾害具有重要的实践意义，因为它可以提前识别潜在的危险区域，并为制定防治策略提供科学依据。 论文还提到了国家重点基础研究发展计划基金资助项目（973计划），这表明该研究得到了国家级科研资金的支持，具有较高的科学价值。作者团队包括来自大同煤矿集团轩岗煤电有限责任公司和河南理工大学土木工程学院的专家，他们的工作结合了理论研究与实际工程经验，旨在提高矿井安全水平。 这篇论文揭示了岩爆孕育过程的内在机理，通过数值模拟技术提供了预测和防止此类灾害的新途径，对于提高矿山工程的安全性和稳定性具有深远影响。关键词涵盖了巷道工程、岩爆现象、数值模拟方法、孕育阶段和灾变预测，这些都是研究的核心内容，也是矿业工程领域亟待解决的关键问题。