岩爆定义
时至今日还没有一个统一公认的岩爆定义。在谈到岩爆时，人们通常会说岩爆就是高强度脆性岩石的猛烈破坏，或者说是储存在岩体内的弹性应变能突然释放。南非的W.D.Ortlepp这样定义岩爆：岩爆就是给土木工程和地下巷道﹙包括采场工作面、井巷工程和硐室﹚造成猛烈严重破坏的岩体震动事件，所谓震动事件是指由于岩体内应变能的突然释放导致的岩体瞬间运动。必须指出，这里所说的震动不应包括生产爆破产生的震动，也就是不含人们为了生产用炸药爆破或其他生产工具破碎岩石产生的震动。中国学者郭然建议采用如下岩爆定义：岩爆是岩体破坏的一种形式。它是处于高应力或极限平衡状态的岩体或地质结构体，在开挖活动的扰动下，其内部储存的应变能瞬间释放，造成开挖空间周围部分岩石从母岩体中急剧、猛烈地突出或弹射出来的一种动态力学现象。岩爆的发生常伴随着岩体震动，等等。
decent岩爆机理
E.Hoek等认为，岩爆是高地应力区洞室围岩剪切破坏作用的产物。Zoback教授在解释钻孔崩落现象成因时，也认为类似“岩爆”的孔壁崩落破坏属剪切破坏。然而Mastin（1984）和Haimson（1972，1985）则通过打有圆孔的砂岩岩板进行的单向压缩物理模拟试验，在实验
室真实地再现了孔壁崩落现象；他们得出这一现象是由于孔壁应力集中部位的局部破坏所引起的，系张性破裂的产物。
我国杨淑清教授等通过天生桥二级水电站引水隧洞相似材料岩爆机制物理模拟试验，总结出岩爆造成围岩劈裂破坏和剪切的二种机制，并且认为它们是二种应力水平的产物，即劈裂破坏属脆性断裂，而剪切破坏是岩石应力达到峰值强度状态时的破坏；前者形成的破裂面与洞口边界平行，而后者则与洞口边界斜交，呈对数螺旋形状。谭以安博士则认为，岩爆系一渐时破坏过程，其形成过程可分为“劈裂成板→剪断成块→块片弹射”三个阶段。以王兰生教授为首的“川藏公路二郎山隧道高地应力与围岩稳定性课题组”将岩爆作用与岩石在三向应力条件下的压缩变形破坏全过程（Lane，Bieniawski等，1970年）加以对照，认为岩爆力学机制可以归纳为压致拉裂、压致剪切拉裂、弯曲鼓折三种基本形式，也可以多种组合方式出现。
发生岩爆的岩体虽然在宏观上是完整的，但在微观上其内部存在着许多随机分布的微裂隙，或用常规手段无法发现的非常小的不均匀粒子，当围岩受力后其中处于最不利方向的裂隙端部，将会产生极高的集中拉应力，这个应力足以克服分子引力造成的内聚力，使裂隙端部产生新的拉伸破裂。
一般情况下，岩体的宏观破裂并非是单个裂纹扩展形成的，而且单个裂纹的扩展方向与宏观方向也不一致。只有当微裂隙破裂和相邻裂隙相互连通起来，逐步形成裂隙带后，才有可能从微观破裂发展成为宏观破坏。而宏观破坏的形态，可能是剪切或张性破裂，这取决于岩石的结构和裂隙开展的方向等多种因素。由此可以得出，岩爆破坏的进程可以分为三个阶段：低应力状态下的微裂纹扩展→微裂隙相互贯通，形成宏观破坏→岩体中贮存的弹性应变能转化为动能，使破裂的岩块以不同的速度弹射出去，即为岩爆。英语翻译成中文
岩爆理论
从宏观现象上来看岩爆的本质是弹性应变能的大量突然释放，但其发生机理是岩体的断裂破坏。岩体中存在数目众多的呈随机分布的微裂隙，为岩体的断裂破坏提供了必要的裂纹条件。目前用于分析岩爆的理论主要有以下几种。
刚度理论
Cook和Hodgeim于60年代提出当岩体受力屈服后的刚度|KR|大于顶底板和支架的刚度|KC|时，便发生岩爆。而当|KR|<|KpuffyC儿童节英语怎么说|时，岩体处于稳定状态，不发生任何冲击动力现象。
70年代布莱克将此理论完善，认为矿体的刚度大于围岩的刚度是产生冲击地压的必要条件，但是由于这种理论主要用于解释煤矿冲击地压和矿柱岩爆问题，所以使用并不广泛。我国阜新矿院认为岩爆取决于岩石加载过程的刚度与应力达到峰值以后卸载过程的刚度比值，并提出以刚度为参数的冲击性指标
式中：——应力应变全过程曲线上加载过程的刚度；
——应力应变全过程曲线上达到峰值后的刚度。
当<1时，就有岩爆发生的可能。
强度理论
强度理论是早期岩爆工作者提出的，它以岩石的单轴抗压强度为度量标准，从围岩的静力平衡条件出发，将各种强度准则作为岩爆的判据，即当洞室的切向应力σθ>η[σc]（η为经验数）时，发生岩爆。这种理论没有明确的机理作为依据，只是根据单轴试验现象得出依据，
不能准确解释岩块（片）的弹射机理。然而岩爆的发生不仅取决于围岩的强度，事实上，地下围岩是处于一个复杂的应力体系中，不可能只受单轴力，其破坏方式也是十分复杂的。许多地下工程的围岩达到破裂状态，并没有进入极限状态，虽然围岩中的微裂隙已进入不稳定状态，但围岩的整体此时是稳定的，只是这种局部范围的不稳定状态可能导致岩爆。强度理论在我国比较有代表性的判据
bathgelσ1>（0.15～0.20）Rc
式中：σ1——岩体的初始应力；
Rc ——岩块的单轴抗压强度。
能量理论
能量理论是60年代由库克（Cook）等人在总结南非15年岩爆研究与防治经验的基础上首先提出的，认为当矿体—围岩体系在其力学平衡状态遭破坏其所释放出的能量大于所消耗的能量时，即产生岩爆。该理论从能量守恒定律出发，摆脱了传统理论的束缚，解答了岩爆的能源问题，但是未考虑时间和空间的因素，所以还不够完善。70年代，美国密苏里大学
在库克等人基础上提出了剩余能量的理论，并提出岩爆能量判据如下
式中：WE——围岩系统所储存的变形能；
σ——围岩系统能量释放的有效系数；
WS——煤体所储存的变形能；
β——煤体能量释放系数；
WD——消耗于煤体与围岩交接处和煤体破坏阻力的能量。
考虑到时间和空间效应，可将上式修改为
式中：xj——空间坐标。
冲击倾向理论
针对不同的岩体，其发生岩爆的强弱程度各不相同这一事实。国内外提出了岩体的冲击倾向理论。该理论认为当岩体的冲击倾向度KE大于它的临界值Kc时，便发生岩爆。国内外已提出的以衡量岩体冲击倾向指标概括起来主要表现在岩体的能量、破坏时间、变形大小和刚度四个方面：
能量指标：弹性变形（应变）能指标WET；冲击能指标WCF；有效冲击能指标ηE；弹性能量指标PES；
时间指标：动态破坏时间△T；
形变指标：弹性变形指标DE；
刚度指标：脆性系数KB；刚度比指标KCF。
在这些反映岩体冲击性的指标中，波兰采矿科学院提出的弹性应变能指标WET是最有代表
性的一个，也是在国外被广为采用的一个。
WET反映到达峰值应力前，岩石储存应变能的能力，储存越多，破坏时释放的能量越多，因此WET也能反映岩爆的强烈程度。
强烈冲击倾向 WET≥5
中等冲击倾向 WET =2.0～4.9
无冲击倾向 WET<2.0
显然，冲击倾向性理论用于判断易爆岩体应该有良好的效果，但是单纯以易爆岩体来判断岩爆能否发生显然有其片面性。
“三准则”理论
“三准则”理论是我国煤炭部门提出的，其基本观点是将强度理论、能量理论和冲击倾向理
论结合起来，并且认为强度准则是岩体的破坏准则，而能量准则和岩爆顷向准则是岩体突然破坏准则，只有当三个准则同时满足时，才能发生岩爆。
上述条件同时满足时，岩爆才会发生。
式中——采掘活动所造成的附加应力；
——地质构造应力；
——岩层自重应力；
——岩体内部其它应力（瓦斯、裂隙、水压等）；
——煤体—围岩交界处应力；
——煤体或围岩的冲击倾向指数；
——冲击倾向指数极限值；
——煤体—围岩系统的极限强度值。
变形系统失稳理论
失稳理论是将围岩看成一个力学系统，将岩爆当作围岩组成的力学系统的动力失稳过程，即岩爆的发生是围岩组成的变形系统由不稳定平衡状态变成新的稳定状态的过程。
按Dirichlet准则，结构变形系统的稳定性取决于变形系统势能即自由能驻值的性质。假定系统势能为F，系统势能的一次变分为δF，二次变分为δ2F，则当δF=0时，系统势能有驻值。
ekδF>0 系统势能最小，稳定；
δ2F=0 系统随遇平衡；
δ2F <0 系统势能极大值，不稳定。
故可将δF=0，δiq是什么意思2F <0，作为岩爆发生的失稳准则，由于岩石动力失稳的数学模型过于复杂，所以岩石应力应变全过程试验研究就变得十分重要，它涉及到失稳、变分理论、灾变理论等一系列前沿学科，失稳理论揭示了岩爆是由于采掘空间中岩体结构稳定性不够而发生的失稳破坏过程。
突变理论
岩体的突变理论是从1972年Thom创立的突变论（Catastrophe Theory）而发展起来的一种较新的理论。该理论主要从建立岩体的尖点突变模型（Cusp model）出发，对影响岩体的主要控制因素，即顶底板压力、刚度和岩体的损伤扩展耗散能量的定量分析，来定性地解释发生岩爆的机理。
分形理论
该理论是利用分形几何学（Fractal Geometry）的方法来研究岩爆发生的机理和预测预报手段，主要对岩爆的分形特征及微震活动的时空变化的分形特征进行了试验研究。这一理论目前的主要研究成果是，在岩爆发生前，微震活动均匀地分布在高应力区，这时分形维数值较高，而临近岩爆发生时，微震活动集聚，其分形维数值较低，也即分形维数值随岩石微断裂的增多而减小，最低的分形维数值则出现在临近岩爆发生时。
目前在岩爆发生机理研究中，强度理论、能量理论和冲击倾向理论占主导地位。岩爆发生机理研究是揭露岩爆发生的内在规律，确定岩爆发生的原因、条件和作用，是预测预报和控制岩爆发生的理论基础。各国学者在实验室研究和现场调查的基础上，从不同的角度先后提出了：强度理论、刚度理论、能量理论、岩爆倾向理论、“三准则”理论、失稳理论等一系列重要的理论，但这些理论只是依托于假设和经验。
刚度理论认为矿山结构﹙矿体﹚的刚度大于矿山负荷﹙围岩﹚的刚度是产生岩爆的必要条件。但它未对矿山结构与矿山负荷系统的划分及其刚度给出明确的概念。刚度理论简单、直观，但要广泛应用于实践存在着不足之处。强度理论是人们借鉴传统力学有关材料强度的概念提出来的，该理论只给出了岩爆发生的必要条件，并未指出在什么条件下会发生岩
爆。能量理论从能量角度解释了岩爆的破坏机理，但它并未说明平衡状态的性质和破坏条件。岩爆倾向理论的突出优点是岩爆倾向性评价所需数据主要是室内岩石力学试验结果，是用一个或一组与岩石本身力学性质有关的指标衡量岩石的岩爆倾向强弱，它是一种既有效又经济的方法。缺点是这些指标的离散度较大。opinion是什么意思“三准则”理论是对强度理论、刚度理论及能量理论的组合，该理论不具备可操作性。变形系统失稳理论是对强度理论、刚度理论和能量理论更深入总结和发展，该理论在必要条件上还不具体。突变理论本质上也是对能量、强度和刚度理论的进一步发展，但对岩爆发生的充要条件还解释不够。分形理论只是一种可预测性和相关性的研究，尚未上升到机理上的认识。这些理论从不同的角度阐述岩爆发生的机理，有的还能在一定程度上定量地给出发生岩爆的判据。但这些理论在本质上是相互联系的。账本装订在目前的各种理论当中，强度、能量和岩爆倾向理论是最根本性的理论，其余的均是这三种理论的总结和发展。
近年来，虽然现代数学中的分叉理论（Bifurcation Theory）和混沌动力学（Chaotic Dynamics）已在生物、化工和其它学科领域当中得到广泛的应用，但用于研究和分析井下岩体发生岩爆这一动力现象的却不多见。岩体的断裂破坏可视为其内部微观裂纹扩展、分叉和失稳扩展的动态演化过程，裂纹分叉与失稳是紧密相关的，裂纹经过无限多次的分叉
便导致整个系统的失稳，这种失稳可以比拟为一类非线性微分方程的倍周期分叉而出现的混沌运动现象。混沌的起点对应于裂纹失稳扩展的临界点，从而有可能分析出岩爆的混沌特征。既反映出岩爆的发生具有对初始条件（充分必要条件）的敏感依赖性，同时也应当具有在表现形式上的随机性和无序性，在无序中孕育着发生的周期性；可见，利用非线性分叉理论和混沌动力学来研究岩体发生的岩爆应当成为今后主要的攻关方向，也必将为预测预报探索新的途径。
