岩爆是一种严重威胁深埋地下工程施工安全的动力灾害，具有突发性，破坏性极大，是地下工程建设中研究的热点问题。但是，岩爆发生的时间预警仍然是世界范围内的共同挑战。由于施工因素的不同，围岩可能表现出完全不同的岩爆风险反应。东北大学冯夏庭院士团队依据实际工程开挖数据，开展了不同地质条件和钻爆程序条件下的隧道岩爆类型及发生时间的相关研究。
研究人员设计了一种微震（MS）序列的表征方法来表征爆破周期中微震的演化规律；通过建立的长短期记忆模型（Long Short-Term Memory，LSTM）对MS序列样本进行构建和扩充，并基于地质、开挖、支护、MS序列、岩爆等信息建立数据库。基于数据库中600次爆破循环信息，建立了分析MS序列形成机理的多源数据挖掘方法。同时，还建立了岩爆发生时间特征与MS序列的关系，并利用MS序列的形成机制来解释受地质条件和钻爆程序影响的潜在岩爆类型和发生时间。研究表明，岩爆的频率、强度和类型主要受岩体结构面的数量和间距的影响。岩爆可能发生在爆破循环的每个阶段，其中排险支护阶段岩爆发生频率最高，占岩爆总数的近60%；钻孔和装药爆破阶段岩爆频率最低，仅为18.3%。爆破循环中的MS序列分为4类，与岩爆发生的施工程序关系密切。不同阶段的岩爆类型和发生时间主要受岩体结构、开挖进尺、开挖速度和爆破时间间隔的控制。
该研究提出了一种能够解释受地质条件和钻爆程序影响的不同岩爆类型及其发生时间机理的方法。研究成果对岩爆时间预警和危害控制具有重要的参考价值和指导意义。根据爆破周期的MS序列，未来还可开发岩爆预警技术，预测岩爆类型和发生时间，并选择有针对性的控制措施，控制岩爆风险。相关研究成果发表于期刊《Engineering Geology》 。
论文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0013795222001569