关系，表达式简单，并在工程中取得了一定的成果。但是该理论并未考虑能量的积聚和转移，即是只能阐明岩体是否破坏，不能回答岩石的破坏是稳定破坏还是失稳破坏。岩石的抗压强度主要是通过室内单轴试验得到，离散性很大，特别是当有微裂隙发育影响岩石的抗压强度时从公式可以得到抗压强度越低岩爆烈度反而越大，笔者认为强度理论应该限定岩石的抗压强度在一定的范围内或者说应该考虑岩体的结构面的影响，再进行岩爆烈度预测会更接近实际情况。 2.5.2 能量理论预测
波兰A.Q.Kidybinski提出采用岩爆弹性应变能指数（Wet）判据法判断和预测岩爆，其测定方法是：用岩石单轴抗压强度试验，将试件加载到其峰值强度的70~80%，然后卸载。达到峰值强度以前积累的弹性应变能?sp和耗损的弹性应变能?st之比值，定义为岩爆倾向性指数Wet（?sp、?st为加、卸载应力—应变曲线下包围的面积），示意图见图2-1。其评判依据为Wet?2无岩爆，
2.0?Wet?5.0轻微到中等岩爆，Wet?5.0为强烈岩爆。根据单轴压缩条件下岩石达到峰值强度以前所储存的弹性能W的大小来预测岩爆。Wet??c2(2Es)，式中?c为单轴抗压强度，MPa；Es瓦为卸载切线弹性模量，MPa。W?40kJ/m3
40?W?100kJ/m3为中等岩爆；100?W?200kJ/m为强烈岩爆；为弱岩爆；
W?200kJ/m3为极强烈岩爆。
图2-1 单轴卸荷应力一应变曲线
能量理论的基本观点可总结为：围岩系统在其力学平衡遭到破坏时，如果岩
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体所释放的能量大于岩体破坏所消耗的各种能量，即认为产生岩爆。能量理论在一定程度上反映了岩爆的实质，评判依据简单，作为定性预测起到了一定的积极作用，但是能量理论考虑到在岩石的破坏过程中还伴随着有其它的能量释放（如声能、热能等），因此用此观点得出的结论往往放大了岩爆的烈度。另外采用的评判依据是室内岩石单轴加卸载试验得到，因岩石为各向异性，试验数据的离散性很大，往往不易得到理想的卸载曲线，加上岩石处在三向应力环境中，采用单轴试验与实际工作条件存在一定的差异，因此也注定了其应用的局限性。 2.5.3 刚度冲击理论预测
Cook和Hojem认为当广义岩石力学系统中非破裂体的刚度K小于破裂体的瞬时刚度Ks将会产生岩爆。刚度理论揭示了岩爆发生的原因，对于工程实践具有重要的指导意义。但刚度理论没有反映出岩爆力学系统的动力过程。有些文献中指出应用岩石的脆性指数预测岩爆，即岩石峰值强度前的总变形Lf了与永久变形Lb之比来描述，脆性指数越大，岩爆越强烈，具体对应关系见表1-2。另一种表示方法就是用岩石的单轴抗压强度?R与岩石的单轴抗拉强度?t的比值B来表示。唐礼忠分析了前两种方法的不足，提出一种新的预测方法，评价指标
B?(?r?T)?(?f?b)，其中?f为峰值前的总应变，?b为峰值后的总应变。具
体对应关系见表2-2。
表2-2 刚度冲击理论岩爆判据表
可以看出刚度冲击理论表达式简单、直观，它主要考虑的是引起岩爆发生的内因岩石特性，而且没有反映岩爆的力学系统的动力过程，特别是刚度理论中结构的刚度无统一的计算式，而冲击理论中岩石特别是硬脆性岩石的峰值强度以后的曲线不易得到，所以这一理论的应用受到了限制。 2.5.4 数学预测
模糊数学综合评判预测：岩爆是受多种因素制约的模糊问题，其内在联系很难用
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一个精确的数学公式加以表达；谭以安、王元汉、谢学斌等人采用模糊数学综合评判方法，选取影响岩爆的一些因素(诸如地应力大小、岩石抗压和抗拉强度、岩石弹性能量指数、岩体结构与水文地质特征等)，对岩爆的发生与否及其烈度级别进行预测，并取得了一些成果。宫凤强等引入马氏距离，建立距离判别分析模型对隧道岩爆进行预测，但是并不能对岩爆的烈度大小进行预测。
BP神经网络预测法：BP网络是误差逆传播网络的简称。它由输入层、隐层和输出层组成，每层有若干个神经元组成。输入层用来接受外界信息，输出层对输入层信息进行判别和决策，中间的隐层用来表示和存贮信息。采用人工神经网络进行岩爆预测，能够使实测的资料个别误差不会对预测结果产生很大的影响,同时方法可以综合考虑更多的影响因素，国内外学者从积累的工程实例中抽取岩爆模式特征，建立输入模式输出模式对，采用自学习的方法建立从输入模式到输出模式的非线性映射，并进行推广，由网络推理出待识别岩石岩爆发生的可能性和烈度。
统计分析宏观预测法：钟云光等认为，根据前述岩爆的特征、产生的规律及结合人工听声等大量的观察统计，及时进行分析可以预测岩爆发生的部位、在断面上的位置、发生时间、破坏面特征、岩爆块的大小等。
谢和平、Coughlin利用分形几何和损伤力学研究了岩爆诱发的微地震，当接近一个主岩爆时，微地震事件的集聚程度明显增加，并相应地出现分形维数值的减小。最低的分形维数值通常出现在一个主岩爆临近产生之时。这样，分形维数的变化就有可能用来进行岩爆的预测预报。单哓云等认为，岩爆过程释放能量的一部分以声波形式传播，这种现象称为岩石声发射，可以利用突变理论对声发射参数进行处理，建立岩爆预测预报模型，从而对岩爆进行预测。 2.5.5 损伤理论
1982年Krajcinovie就提出了一种统计损伤模型，刘小明、潘一山等人认为岩石弹性模量E和峰后降模量?之比是决定洞室稳定性的重要参数，E?越小，即岩石脆性越强，发生岩爆的临界载荷越小，相应的临界损伤区深度也越小，洞室就越容易发生岩爆。而E?越大，即岩石脆性越弱，塑性越强，则发生岩爆的临界载荷越大，相应的临界损伤区越大。当E???，即对应于理想弹塑性材
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料,临界载荷P*??，即不能发生岩爆。同样临界载荷随摩擦角功的变化也有类似的规律。
2.5.6 以探测技术为基础的岩爆预测
根据付小敏和刘正雄资料，无论是室内试验，还是现场初步监测结果，都表明：声发射信号急剧增加超前岩体（石）的变形破坏，根据这一特点，可以将岩体声发射技术推广应用到岩爆监测预报中去。在国外，Mansurov等提出采用AE技术来预测岩爆。另外也可以采用地质雷达、红外线及微震观测配合地质人员作地质预测预报工作。
2.5.7 根据特殊的地质现象进行宏观预测
岩爆的发生不仅取决于地应力条件，而且还与岩性及其分布特征、岩体结构、断裂和地下水状况等其它特殊地质现象有关。这些特殊的地质现象诸如：钻孔岩芯饼裂现象；现场大剪试验或表面应力解除时，岩体四周被解除后，底部会自动断裂，甚至会被弹起，并伴有断裂声；应力一应变曲线异常等。侯发亮认为，岩爆虽然多发生在水平构造应力较大的地区，但如果洞室埋深较大，即使没有构造应力，由于上覆岩体效应，洞室也可能会发生岩爆，并提出只有自重应力情况下的岩爆发生的临界埋深为Hcr?[0.38Rb(1??)]/[(3?4?)?]，式中?为泊松比；?为岩石重度。李忠、谭以安认为只有结构面发育适中的岩体，才能在岩体中聚集大于岩爆所需的能量，结构面太少或过多都不易产生岩爆，根据岩爆实录提出节理数为4-6条最易发生岩爆。
以上诸多岩爆预测判据在实际工程中被广泛应用，并取得了一定的效果。然而，岩爆的产生是多种因素共同作用的结果，仅对影响岩爆发生的某一个因素进行讨论，必然会产生片面性和局限性。因此岩爆的预测要综合多个因素进行讨论，笔者认为岩爆的产生有岩石特性决定的内因及环境条件及外力扰动的外因，因此进行岩爆预测主要考虑的几个核心理论是强度理论、能量理论、刚度冲击理论，其它大部分理论是该三个理论的延伸或发展，但是如何利用该三个理论对岩爆进行预测还没有一个好的关系式，或者说并没有一个理论能够在某一方面完全解释岩爆。这就决定了借助计算机的多因素综合模糊数学综合评判方法及人工神经网络预测岩爆将会被广泛应用到生产实践中，关键是需要运用各种理论解决好各因素的权重分配问题。
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2.6 岩爆的防治研究
针对岩爆的发生机制，采用针对性的防治措施，可以防止岩爆发生或降低岩爆烈度级别。目前施工中常从以下几方面考虑： 2.6.1 改善围岩的物理力学特性
主要措施是爆破后立即向掌子面及附近洞壁喷洒高压水或利用炮眼及锚杆孔向岩体深部注水，目的是降低围岩强度，增强其塑性，减弱其脆性，释放应变能并将最大切向应力向围岩深部转移,降低岩体积聚应变能的能力，最终降低岩爆的剧烈程度。 2.6.2 改善围岩应力条件
根据国内外施工的工程经验，岩爆地段采用钻爆法施工时，如果采用短进尺掘进，减少药量，控制光爆效果，可减少围岩表层应力集中现象。轻微、中等岩爆段尽可能采用全断面一次开挖成型的施工方法，以减少对围岩的扰动，降低应力集中程度。强烈以上的岩爆地段，必要时也可采用分步开挖的方法，以降低岩爆的破坏程度，但在施工中应尽量减少爆破震动触发岩爆的可能性。采取超前钻孔应力解除、松动爆破或震动爆破等方法，可以使围岩应力降低，能量在开挖前释放。 2.6.3 加固围岩
对不同烈度的岩爆一般采用不同的加固处理措施。山民江太平驿水电站地下开挖工程和二郎山公路隧道岩爆地段采取了锚喷支护的方法加固围岩，在施工实践中取得了良好的效果。福建九华山隧道洞内缓爆型岩爆的地段，主要采用喷浆法处理，采用较高标号的混凝土，将隧道表层破裂岩体联固；隧道洞内速爆型岩爆的地段，则主要采用喷射混凝土或钢纤维混凝土结合布设系统锚杆的处理方法。喷射混凝土或钢纤维混凝土则要等岩爆的两个破坏阶段结束后才能开始，一般喷射三次，在未喷射混凝土前，临时加挂高强度尼龙绳网来降低岩爆产生的破坏力，在施工中取得了良好的效果。 2.6.4 改进施工工艺
该方法主要用于隧道中预计可能发生岩爆的洞段内，通过人工进行垂直于掌子面的超深钻孔施爆作业，在掌子面内形成一个相当深度的破碎带，以减轻掌子面上的压力，从而降低岩爆发生的可能性和影响范围。采用光面爆破，减少周边
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