岩爆过程释放的能量分析

摘要

能量积累与耗散是岩爆机理研究的重要内容之一。以往的研究一般将岩爆过程释放的能量归结为隧道围岩的弹性应变能。分析表明,开挖状态下,围岩可以积蓄的宏观弹性应变能小于岩爆过程释放的总能量。根据理论物理学、结晶学及矿物学相关理论与岩爆特征,岩爆能量应属于破裂面两侧断裂晶体的应变能,并非围岩整体的应变能。岩爆破裂面断裂晶体的应变能是在裂纹到达的瞬间因晶体被拉伸到极限状态而达到最大值并高速释放的,因此,岩爆能量的积累过程是短暂的、瞬时的。岩爆过程释放的能量转化为表面能、动能及热能等形式,而动能是裂纹持续快速扩展的主要驱动力。