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本期推送安徽理工大学赵光明团队发表于《煤炭学报》第3期的两篇文章。为方便大家深入了解研究成果，《煤炭学报》邀请赵光明老师通过视频对相关成果进行了详解。
两篇文章分别为：
（1）赵光明,许文松,孟祥瑞,等. 扰动诱发高应力岩体开挖卸荷围岩失稳机制 [J].煤炭学报,2020,45(3):936-948.
（2）刘崇岩,赵光明,许文松,等.高应力巷道岩爆过程及时空演化规律试验研究[J].煤炭学报,2020,45(3):998-1008.
视频解析
创新点
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扰动诱发高应力岩体开挖卸荷围岩失稳机制
采用真三轴扰动卸荷测试系统进行了单面卸荷扰动试验，研 究了煤矿巷道开挖 卸 荷损伤围岩渐进性破坏现象； 研究了不同主应力单面瞬时卸荷破坏特征； 分析了外界载荷扰动对开挖卸荷损伤围岩的影响规律； 揭示扰动诱发 高应力岩体开挖卸荷损伤围岩失稳机理，对高应力岩体开挖卸荷围岩支护技术起到理论支撑。
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高应力巷道岩爆过程及时空演化规律试验研究
利用一系列监测设备展现了岩爆孕育到隧洞坍塌的全过程，研究了岩爆的演化特征； 分析了不同侧向压力下岩爆的阶段规律，从时序、时频、时空三个方面探讨了岩爆过程的声发射时空演化规律； 研究了热成像温度的运移规律，反映出其对实际工程的围岩控制的参考作用。
团队简介
安徽理工大学能源与安全学院“深部岩体采动卸荷与控制”研究团队，由孟祥瑞、赵光明教授组建，现已建成一支由5名教授、1名副教授、2名讲师和2名博士后及多名硕博研究生组成的富有朝气的创新研究团队。团队工作室被命名为“安徽省劳模创新工作室”。团队近些年获省部级科技进步奖8项。
研究方向
（1） 深部矿山压力及岩层控制。围绕煤炭深部开采大变形巷道矿压理论与控制技术、深井超长、大采高工作面矿山压力理论与岩层控制等困扰煤矿的难题进行攻关，为深部煤矿的安全高效绿色开采提供支持。
（2）深部煤矿采动响应与灾害防控。围绕深部煤岩体与地下工程相互作用等基础理论问题，针对深部复杂物理场采动灾害孕育、发生和发展的自然过程，揭示诱发采动灾害孕灾机理，构建深部煤矿矿压理论体系，开发灾害防控新技术。
研究成果
本团队近五年围绕采动卸荷与防控开展研究，在软岩保护层、卸荷巷道控制等领域取得了一些成果，承担国家重点研发计划子课题、国家自然科学基金等项目近40项，在国内外期刊发表论文近150篇，授权国际、国家发明专利20余项。
摘 要
1
扰动诱发高应力岩体开挖卸荷围岩失稳机制
地下开挖过程中高应力区域围岩易发生动力破坏,对地下工程施工人员及施工设备构成了重大威胁。采用真三轴卸荷扰动岩石测试系统对砂岩进行单面卸荷扰动试验,研究高应力岩体开挖单面卸荷围岩渐进性破坏规律,分析不同初始应力、不同扰动振幅、不同扰动频率静动组合条件下高应力岩体单面卸荷力学、破坏特征。
结果表明:
①单面瞬时卸荷时,轴向应变存在瞬时回弹-压缩流变现象,轴向应力越大,回弹量越小,压缩量越大。
②随着第二主应力的增大,破坏强度呈现一个先升高后降低的一个过程,第二主应力为20MPa处是破坏强度的转折点。
③高应力岩体单面卸荷破坏为拉伸-劈裂-剪切复合破坏,第二主应力对卸荷破坏的最终形态呈现着关键因素,在第二主应力为10MPa时,试样出现拉伸-劈裂-剪切裂纹,随着第二主应力的增加,试样内部剪切现象逐渐消失,出现的劈裂裂纹增加,在第二主应力为20MPa时,试样内部基本全部处于劈裂破坏。
④动静组合作用下,静载的大小与岩样的强度是决定破坏的主要因素,同等扰动条件下,当静载为破坏强度的80%时,破坏强度为148.6MPa,静载为破坏值的90%时,岩样的整体破坏强度为142.4MPa,静载越大岩体破坏所需的触发能量越小破坏值越低,静载相同时,随着扰动振幅、频率的增加,岩体的破坏强度越低,对高应力岩体开挖卸荷围岩支护理论起到了重要的作用。
2
高应力巷道岩爆过程及时空演化规律试验研究
为研究岩爆灾害的发生过程及其时空演化规律,通过含圆孔花岗岩试件进行不同侧向载荷下的岩爆模拟试验,利用微型摄像机、声发射(AE)系统和红外热像仪等监测系统,分析岩爆过程中的声发射时序、时频、时空特征及热成像温度运移规律。
研究结果表明:孔洞的岩爆可分为平静期、颗粒弹射期、稳定破坏期、全面崩塌期4 个阶段,岩爆试验演化过程及结果与工程现场相符,围岩曲屈破坏时σ θmax≈(1.38~1.85)σc。
随着侧向载荷的升高,孔洞在平静期积累的弹性应变能增加,颗粒弹射期能量释放率增大,岩爆进程加快,稳定破坏期持续时间先增加后减小,侧向载荷的增大对孔洞的承载能力起到先增强后弱化的效果。
声发射振铃计数率的平静期可作为孔洞全面崩塌的前兆信号,围岩屈曲破坏前定位点开始局部集中,孔洞坍塌后定位点集中条带与试件主破裂面基本吻合,形成以圆孔为中心的“X”型共轭剪切破裂,稳定破坏期较颗粒弹射期低频比例增加,高频比例降低,低侧向载荷时破坏以中高频为主,高侧向载荷时破坏以中频为主。
应力集中促使围岩红外温度场整体温度逐渐升高,呈现高温区嵌套低温条带的特点,岩爆时高温区由表面浅部向深部运移,在孔洞整体失稳坍塌前,岩爆坑温度急剧上升。
部分图片
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扰动诱发高应力岩体开挖卸荷围岩失稳机制
