T/GRM 057.1-2023 非煤岩岩爆倾向性评价规范 第1部分：室内指标测定及等级分类

ICS73.020

D04GRM

中关村绿色矿山产业联盟团体标准

T/GRM057.1-2023

非煤岩岩爆倾向性评价规范

第1部分：室内指标测定及等级分类

RegulationforRockburstPronenessEvaluationofNon-coalRocks—

Part1:MeasurementmethodsandGradeclassificationofLabIndices

2023-01-15发布2023-01-15实施

中关村绿色矿山产业联盟发布

T/GRM057.1-2023

目次

1范围.....................................................................................................................................................................1

2规范性引用文件.................................................................................................................................................1

3术语和定义.........................................................................................................................................................1

4室内指标与等级划分.........................................................................................................................................4

5仪器设备.............................................................................................................................................................5

6岩样规格.............................................................................................................................................................5

7峰值应变能存储指数测定.................................................................................................................................6

8峰后应力降率指数测定...................................................................................................................................11

9剩余弹性应变能指数测定...............................................................................................................................12

10脆性指数测定.................................................................................................................................................15

附录A(资料性)岩爆倾向性综合评判参照表.................................................................................................17

附录B(资料性)峰值应变能存储指数测定记录表.........................................................................................23

附录C(资料性)峰后应力降率指数测定记录表.............................................................................................24

附录D(资料性)剩余弹性应变能指数测定记录表.........................................................................................25

附录E(资料性)脆性指数测定记录表.............................................................................................................26

I

T/GRM057.1-2023

前言

本文件按照GB/T1.1-2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》

的规定起草。

请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。

本文件由中关村绿色矿山产业联盟提出。

本文件由中关村绿色矿山产业联盟标准化工作委员会归口。

本文件起草单位：中南大学、河南理工大学、安徽理工大学、辽宁工程技术大学、西安

科技大学。

本文件主要起草人：杜坤、周健、李小军、王少锋、杨颂歌、陶明、殷志强、袁瑞甫、

邱引桂、高科、顾合龙、刘明晖、毕瑞阳。

II

T/GRM057.1-2023

非煤岩岩爆倾向性评价规范

第1部分：室内指标测定及等级分类

1范围

本文件规定了非煤岩岩爆倾向性评价所涉及的术语和定义、室内指标与等级划分、仪器

设备、岩样规格、峰值应变能存储指数测定、峰后应力降率指数测定、剩余弹性应变能指数

测定、脆性指数测定等要求。

本文件适用于非煤地下矿山和其他非煤地下工程中能加工成标准岩样岩石岩爆倾向性的

室内指标测定和等级分类。

2规范性引用文件

下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期

的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括

所有的修改单）适用于本文件。

GB/T23561.7-2009煤和岩石物理力学性质测定方法第7部分：单轴抗压强度测定及软化

系数计算方法

GB/T50266-2013工程岩体试验方法标准

3术语和定义

下列术语和定义适用于本文件。

3.1

岩爆倾向性Rockburstproneness

岩石内部集聚的弹性能突然快速释放，导致岩石剧烈突发应变型岩爆的活跃性和剧烈性。

注：岩爆倾向性等级越高，表明岩石的岩爆破坏发生概率越高，剧烈性和危害性越大。

3.2

岩石线性储能规律Linearenergystoragelawofrock

单轴循环加卸载试验和单轴压缩试验中，不同应力水平下岩样的弹性应变能与总输入应

变能之间呈线性关系。

3.3

单轴循环加卸载试验Uniaxialcyclicloadingandunloadingtest

单轴压缩试验中，当加载岩样受到的轴向荷载到某一特定量值时，卸载轴向荷载至0或接

近0水平，卸载完成后，再次加载(或反复加载、卸载)至岩样破坏。

注：单轴循环加卸载试验包括单轴一次循环加卸载试验和单轴多次循环加卸载试验。

1

T/GRM057.1-2023

3.4

单轴一次循环加卸载试验Uniaxialsinglecyclicloadingandunloadingtest

加载岩样的轴向荷载至某一特定量值后实施一次卸载，然后再次加载至岩样破坏的单轴

循环加卸载试验。

注：该类试验中每个岩样仅有一个卸载点和一条卸载曲线。

3.5

单轴多次循环加卸载试验Uniaxialmultiplecyclicloadingandunloadingtest

对同一个岩样实施两次或以上的加载、卸载的单轴循环加卸载试验，且卸载点荷载逐次

增大。

注：该类试验又称为“单轴分级循环加卸载试验”，该类试验中每个岩样有两个或两个以上

的卸载点和两条或两条以上的卸载曲线。

3.6

总输入应变能Totalinputstrainenergy

UT

单轴循环加卸载试验或单轴压缩试验中，岩样的卸载点前或峰前加载应力-应变曲线与应

变坐标轴所围区域的面积。

3.7

峰值总输入应变能Peakstrengthtotalinputstrainenergy

P

UT

单轴压缩试验中，岩样的峰前加载应力-应变曲线与应变坐标轴所围区域的面积。

3.8

峰后破坏应变能Postpeakfailurestrainenergy

UF

单轴压缩试验中，岩样的峰后加载应力-应变曲线与应变坐标轴所围区域的面积。

3.9

弹性应变能Elasticstrainenergy

UE

单轴一次循环加卸载试验或单轴多次循环加卸载试验某次加卸载中，岩样的卸载应力-应

变曲线与应变坐标轴所围区域的面积。

3.10

峰值弹性应变能Peakstrengthelasticstrainenergy

P

UE

单轴压缩试验中，岩样单轴抗压强度所对应的弹性应变能。

注：该参数不能由室内试验直接测定，而由岩石线性储能规律确定。

2

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3.11

耗散应变能Dissipatedstrainenergy

UD

单轴一次循环加卸载试验或单轴多次循环加卸载试验某次加卸载中，岩样加载应力-应变

曲线与卸载应力-应变曲线所围区域的面积。

3.12

峰值耗散应变能Peakstrengthdissipatedstrainenergy

P

UD

单轴压缩试验中，岩样的单轴抗压强度所对应的耗散应变能。

注：该参数不能由室内试验直接测定，而由岩石线性储能规律确定。

3.13

岩石压缩储能系数Rockcompressionenergystoragecoefficient

k

单轴压缩试验或单轴循环加卸载试验中，岩样的弹性应变能与总输入应变能之间的线性

比例系数。

注：该系数反映岩石储存弹性能的能力，其值越大，表明岩石储存弹性能的能力越强。

3.14

峰值应变能存储指数Peakstrengthstrainenergystorageindex

P

WET

单轴压缩试验中，岩石的峰值弹性应变能与峰值耗散应变能之比。

3.15

峰后应力降率指数Postpeakstressdecreaserateindex

SDR

单轴压缩试验中，岩石的单轴抗压强度与动态破坏时间的比值。

3.16

剩余弹性应变能指数Residualelasticstrainenergyindex

AEF

单轴压缩试验中，岩石的峰值弹性应变能与峰后破坏应变能之间的差值。

3.17

脆性指数Brittleindex

B

岩石的单轴抗压强度与劈裂抗拉强度之差与两者之和的比值。

3

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4室内指标与等级划分

4.1室内指标

P

表征非煤岩岩爆倾向性的室内指标包括4种，即峰值应变能存储指数(WET)、峰后应力降

率指数(SDR)、剩余弹性应变能指数(AEF)和脆性指数(B)。上述非煤岩岩爆倾向性室内指标按7、

8、9和10的规定分别进行测定。

4.2单室内指标等级划分

非煤岩岩爆倾向性按强弱划分为个等级：无类、弱类、中类和强类岩爆

4(Ⅰ)(Ⅱ)(Ⅲ)(IV)

倾向性。单轴压缩试验中4个等级岩爆倾向性岩样的破坏现象，见表1。不同岩爆倾向性室内

指标的单指标分级要求见表2。

表1不同等级岩爆倾向性非煤岩的破坏现象

等级无(Ⅰ类)弱(Ⅱ类)中(Ⅲ类)强(IV类)

岩样破坏时，表面裂

岩样破坏时，表面岩样破坏时，表面有岩样破坏时，表面裂

纹出现后大量碎片

出现贯穿裂纹，只裂纹出现，少量碎片纹出现后大量碎片快

破坏现象瞬间脱落并偏水平

有少量碎屑掉落，松脱并弹射飞出，有速脱落并弹射飞出，

方向弹射飞出，有很

几乎无破裂声音。轻微破裂声音。有清脆爆裂声音。

大清脆爆裂声音。

表2非煤岩岩爆倾向性室内指标的单指标分级要求

等级

室内指标

无(Ⅰ类)弱(Ⅱ类)中(Ⅲ类)强(IV类)

PPPP

峰值应变能存储指数WET＜22≤WET＜55≤WET＜10WET≥10

峰后应力降率指数

SDR＜22≤SDR＜66≤SDR＜20SDR≥20

(10-3MPa/ms)

3

剩余弹性应变能指数(kJ/m)AEF＜5050≤AEF＜150150≤AEF＜200AEF≥200

脆性指数B＞0.960.93＜B≤0.960.89＜B≤0.93B≤0.89

4.3多室内指标综合等级划分

应对非煤岩的岩爆倾向性进行多指标综合评价，综合分级要求如下：

a)4种指标的评价结果一致时，综合评价结果即为4种指标的单指标评价结果；

b)仅有3种指标评价结果一致时，综合评价结果即为此3种指标的单指标评价结果；

c)峰后应力降率指数(SDR)和剩余弹性应变能指数(AEF)的评价结果一致时，综合评价结果

即为此2种指标的单指标评价结果；

4

T/GRM057.1-2023

d)出现上述三种情况外的其他情况时，采用加权综合评价。宜将峰值应变能存储指数

P

(WET)、峰后应力降率指数(SDR)、剩余弹性应变能指数(AEF)和脆性指数(B)的权重分别设定为

0.2、0.3、0.3和0.2进行综合评价，见附录表A.1。当综合评价结果与相邻两种岩爆倾向性等级

距离相等时，采用向上取整的数学规则处理，即选取高一等级的岩爆倾向性等级作为综合评

价结果。

5仪器设备

5.1岩石试验机

精度应不低于1级，按GB/T23561.7-2009中4.3规定执行。

5.2其他设备

其他设备如下：

a)动态电阻应变仪，工作频率应不低于100Hz。

b)计算机数据采集处理系统，数据采集频率应不低于100Hz。

c)引伸计，其精度应不低于1级。

d)也可采用其他设备，但精度应不低于5.1的规定。

6岩样规格

6.1岩样制备

岩样可用钻孔岩芯或岩块制备。岩样在采取、运输和制备过程中，应避免相互碰撞或者

人为摔砸而产生裂缝。

6.2岩样规格

6.2.1单轴压缩或单轴循环加卸载试验中，宜采用圆柱体岩样，岩样的直径宜为48mm~54mm；

也可采用长方体正方形断面岩样，正方形断面的边长宜为48mm~54mm；岩样的直径(或正方

形断面边长)应大于岩石中最大矿物颗粒直径的10倍；岩样高度与直径(或正方形断面边长)之

比宜为2.0~2.5。

6.2.2巴西劈裂试验中，宜采用圆柱体岩样，且高度与直径之比宜为0.5~1.0。

6.3岩样加工精度

6.3.1岩样两端面不平行度误差不应大于0.05mm。

6.3.2沿岩样高度，直径的误差不应大于0.30mm。

6.3.3端面应垂直于岩样轴线，偏差不应大于0.25°。

6.3.4按GB/T23561.7-2009中5.2规定进行岩样加工精度检验。

6.4岩样数量

6.4.1在测定4.2中4种岩爆倾向性室内指标时，有效数据量应不少于5个(剔除异常值)，每

5

T/GRM057.1-2023

类试验的岩样数量应大于5个。

6.4.2每类试验完成后，应对试验数据进行离散性检验并剔除异常值。按四分位差法，以±

2.698倍标准差为界剔除异常值，见图1。

6.4.3剔除异常值后，有效数据量不足5个的应同等条件下补充试验，并按6.4.2规定再次进

行数据离散性检验，直到有效数据量不少于5个。

6.5岩样含水状态

按GB/T23561.7-2009中5.4的规定，处置岩样并达到目标含水状态(自然含水状态、干燥

状态、饱和水状态或其他含水状态)；采用其他含水状态时，同类岩样的含水状态应保持一致。

图1数据离散性检验以及识别、剔除异常值的原理

7峰值应变能存储指数测定

7.1测试系统

通过开展单轴压缩试验和单轴循环加卸载试验测定峰值应变能存储指数，要求所采用的

岩石试验机或其他设备应能测取单轴压缩试验和单轴循环加卸载试验中岩样的荷载-位移曲线

或应力-应变曲线，见图2。

7.2测定步骤

7.2.1测定前，核对岩样的分组和编号，检查岩样的加工精度并测量其尺寸，对岩样的节理

裂隙、含水状态及加工过程中出现的问题等进行描述记录，见附录表B.1。

7.2.2按正确使用方法连接、检查和调试仪器设备，使其处于正常工作状态。

7.2.3按GB/T50266-2013中2.7和2.9的规定，开展单轴压缩试验。采用荷载控制模式时，

加载速率宜为0.5Mpa/s~1Mpa/s；采用位移控制模式时，加载速率宜为0.1mm/min~0.7

mm/min。试验过程中实时记录时间、试验机位移、荷载以及岩样应变等。

6

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7.2.4按式(1)和式(2)，计算岩样和岩石的单轴抗压强度。

FCi

RCi=(1)

Ai

1

R=nR(2)

Cni=1Ci

式中：

RC——岩石的单轴抗压强度，即岩样单轴抗压强度的平均值，单位为兆帕(Mpa)；

RCi——第i个岩样的单轴抗压强度，单位为兆帕(Mpa)；

FCi——单轴压缩试验中，第i个岩样的峰值荷载，单位为千牛(kN)；

2

Ai——第i个岩样承载断面的面积，单位为平方毫米(mm)；

n——岩样个数，岩样单轴抗压强度的结果及其有效数据量应符合6.4的规定。

图2单轴压缩试验或单轴循环加卸载试验示意图

7.2.5按7.2.4测定的岩石单轴抗压强度，设定不同的卸载点应力，一般取岩石单轴抗压强度

的30%、50%、70%、80%或90%(记作“30%RC、50%RC、70%RC、80%RC或90%RC”)，开展多

个岩样的单轴一次循环加卸载试验或同一岩样的单轴多次循环加卸载试验。应选取3个及以

上的卸载点应力，每个卸载点下的结果及其有效数据量应符合6.4的规定，单轴循环加卸载试

验中应采用荷载控制模式，加、卸载速率宜为0.5Mpa/s~1Mpa/s。试验过程中实时记录时间、

试验机位移、荷载以及岩样应变等。

7.2.6记录岩样的单轴抗压强度、卸载点以及破坏特征等，填入附录表B.1内。

7

T/GRM057.1-2023

7.3数据处理

7.3.1按式(3)和式(4)，利用各岩样单轴一次循环加卸载试验或单轴多次循环加卸载试验某次

加卸载中加载应力-应变曲线，分别计算不同卸载点下岩样的总输入应变能UTi和岩样的弹性应

变能UEi，见图3。