1. 引言
随着地下开采深度的不断增加，岩层中聚集的应力会越来越大，因此不可避免地会引起岩层断裂。当岩石内储存的能量突然释放，岩石会发生剧烈破坏，从而诱发地震和岩爆。岩爆可以定义为一种由于地下开挖而在岩体内造成的损伤，这种损伤以突然地震的方式爆发。![]()
岩爆后的巷道变形
基于岩爆后的运动现象、震级以及推测的震源机理，岩爆可以分为5类，如下表所示：
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进一步,可以把这5类岩爆形式聚合成三种类型：
(1) 应变引起的岩爆(Strain-Burst)
(2) 矿柱引起的岩爆(Pillar-Burst)
(3) 断层滑移引起的岩爆(Fault-Slip Burst).
本文仅讨论了第一种岩爆型式，即应变引起的岩爆。
3. 应变引起的岩爆(Strainburst)
在许多地下采矿中, 由应变引起的岩爆(Strainbursts)是最普遍的岩爆形式, 有两种情形可以产生这样的岩爆：一种情况是附近的采矿过程诱发的静力改变(static stress change)，另一种情况是远处发生的地震事件产生的动应力，必须满足这两个条件才能发生由应变引起的岩爆。应变岩爆释放的能量来自于破坏岩石和围岩内储存的弹性应变能，首先，必须在开挖表面产生最大主应力(切向应力)；其次，断裂岩体的围岩必须产生一个相对软的载荷环境以便岩石以一个不稳定的，剧烈的方式发生局部破坏，如下图所示的4种应变岩爆形式，其中(a) 是原岩爆裂(Burst of intact rock); (b)是工作面爆裂(Face burst); (c)是屈曲爆裂(Buckling burst); (d)是抛掷爆裂(Ejection Burst).
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脆性剪切比(Brittle Shear Ratio, BSR)是一个用于确定地下采矿岩体损伤程度，并预测岩爆可能性和倾向性的定量指标，它由Castro等人(2012)提出，主要应用在加拿大深部地下矿山的岩爆研究。BSR提供了一种简单的方法来评估岩石在采矿过程中的稳定性和潜在风险，它将最大主应力、最小主应力和岩石强度结合在一个简单的公式中。通过计算BSR，工程师可以预测岩体损伤程度和应变爆裂的可能性，从而采取适当的预防措施。关键词：Brittle Shear Ratio, rockburst, strainburst, rock mass damageσ₁ 是最大主应力值
σ₃ 是最小主应力值
σc 是单轴抗压强度值
(1) BSR < 0.35：岩体损伤几乎没有或很小，应变岩爆可能性为无。(2) 0.35 ≤ BSR < 0.45：岩体损伤较小(可能出现表面剥落)，应变岩爆可能性为无。(3) 0.45 ≤ BSR < 0.6：岩体损伤中等(预计会形成破裂)，应变岩爆可能性为小(轻微)。(4) 0.6 ≤ BSR ≤ 0.7：岩体损伤中等到严重，应变岩爆可能性为中等。(5) BSR >0.7：岩体损伤严重，应变岩爆可能性为大。
总之，BSR值越高，岩体损伤和岩爆的风险越大。上述算法很容易合并到FLAC3D或3DEC，在图形中直接显示容易发生岩爆的区域(单元)。
[2] (2019) The Damage-Failure Criteria For Numerical Stability Analysis of Underground Excavations: A Review.【开挖损伤带(EDZ)的文献调查】[4] (2024) Three-dimensional modelling of development intersections at the Eleonore mine.【Eleonore Mine的岩石力学研究】
