《工程科学学报》录用稿，htps:/doi.org/10.13374/i,issn2095-9389.2021.08.12.002©北京科技大学2020 岩爆数据库管理系统开发及应用研究 姚志宾，牛文静，张宇，胡磊，张伟 东北大学深部金属矿山安全开采教育部重点实验室，沈阳110819 ☒通信作者，E-mail:yaozhibin@mail.neu.edu.cn 摘要针对深部岩体工程科学前沿的岩爆研究难题，分析了制约其动态定量及智能化预警研究的桃战问题：为突破挑战问 题制约，采用面向对象的B/S+CS结构，建立了岩爆数据库管理系统，包含岩爆案例数据库、微震波形数据库、微震时序 数据库，具备多工程管理、详细数据采集、查询分析、结果导出等功能的岩爆数据库管理系统，成功实现了多工程、多源 岩爆灾害信息的详细采集与有效管理。利用多个具有岩爆灾害的深埋岩体工程，对岩爆数据库管理系统进行了应用，取得 了较好的效果。结果表明本文建立的岩爆数据库管理系统具有较好的适用性可为不夙工程岩爆类比研究、岩爆智能预警 研究等提供科学、可靠的数据基础与参考。 关键词岩爆：数据库管理系统：岩爆案例数据库；微震波形数据库： 微震时序数据库：深埋隧道 中图分类号TU45 文献标识码：A文章编号：100-695-(2020件珊##拼 Development and application of rockburst database management system YIAO Zhibin,NIU Wenjing,ZHANG Yu,HU Lei/ZHANG Wei Key Laboratory of Ministry of Education on Safe Mining of Deep Metal Mines,Northeastern University,Shenyang 110819,Liaoning,China Corresponding author,E-mail:yaozhibin@mail.neu.edu.cn ABSTRACT Aiming at the research problems of rockburst in the forefront of deep rock mass engineering science,the challenges restricting its dynamic quantitative and intelligent warning research are analyzed.In particular,the development mechanism of rockburst,rockburst intelligent momitoring and rockburst intelligent warning are key technical issues for the safe construction of deep rock mass engineering.Establish a rockburst database management system to accurately and effectively collect the characteristics of rockbursts and corresponding geological information,excavation information,fracture response monitoring and other information in different sae of hthis bas the diferenes ad oion bewen diffrent prejects re conuc osuy the rockburst mechanism and intelligent monitoring and warning of rockburst as a whole.Effectively solve the problems of lack of sample numbers and unbalanced sample structure of rockburst cases of different types and intensities.In order to break through the constraints of challenges,the object-oriented B /S+C/S structure is adopted,and the rockburst database management system is established.It is a rockburst database management system including rockburst case database,microseismic waveform database and microseismic time sequence database,and has the functions of multi engineering management,detailed data acquisition,query analysis and result export.The detailed collection and effective management of multi engineering and multi-source rockburst disaster information are successfully realized by using the database management system.Several deep-buried rock mass projects with rockburst disaster are used to apply the rockburst database management system.The three challenges of rockburst mechanism, rockburst intelligent monitoring and rockburst intelligent warning were verified by examples,and good results are obtained.The 收稿日期2021-08-11 盖金顺目国家自然科学基金资助项目(51839003)
岩爆数据库管理系统开发及应用研究 姚志宾，牛文静，张宇，胡磊，张伟 东北大学 深部金属矿山安全开采教育部重点实验室，沈阳 110819 通信作者，E-mail: yaozhibin@mail.neu.edu.cn 摘 要 针对深部岩体工程科学前沿的岩爆研究难题，分析了制约其动态定量及智能化预警研究的挑战问题；为突破挑战问 题制约，采用面向对象的 B/S+C/S 结构，建立了岩爆数据库管理系统，包含岩爆案例数据库、微震波形数据库、微震时序 数据库，具备多工程管理、详细数据采集、查询分析、结果导出等功能的岩爆数据库管理系统，成功实现了多工程、多源 岩爆灾害信息的详细采集与有效管理。利用多个具有岩爆灾害的深埋岩体工程，对岩爆数据库管理系统进行了应用，取得 了较好的效果。结果表明本文建立的岩爆数据库管理系统具有较好的适用性，可为不同工程岩爆类比研究、岩爆智能预警 研究等提供科学、可靠的数据基础与参考。 关键词 岩爆；数据库管理系统；岩爆案例数据库；微震波形数据库；微震时序数据库；深埋隧道 中图分类号 TU 45 文献标识码：A 文章编号：100-6915-(2020)##-####-## Development and application of rockburst database management system YIAO Zhibin，NIU Wenjing，ZHANG Yu，HU Lei，ZHANG Wei Key Laboratory of Ministry of Education on Safe Mining of Deep Metal Mines, Northeastern University, Shenyang 110819, Liaoning, China Corresponding author, E-mail: yaozhibin@mail.neu.edu.cn ABSTRACT Aiming at the research problems of rockburst in the forefront of deep rock mass engineering science, the challenges restricting its dynamic quantitative and intelligent warning research are analyzed. In particular, the development mechanism of rockburst, rockburst intelligent monitoring and rockburst intelligent warning are key technical issues for the safe construction of deep rock mass engineering. Establish a rockburst database management system to accurately and effectively collect the characteristics of rockbursts and corresponding geological information, excavation information, fracture response monitoring and other information in different stages of the project. On this basis, the differences and connections between different projects are constructed to study the rockburst mechanism and intelligent monitoring and warning of rockburst as a whole. Effectively solve the problems of lack of sample numbers and unbalanced sample structure of rockburst cases of different types and intensities. In order to break through the constraints of challenges, the object-oriented B / S + C / S structure is adopted, and the rockburst database management system is established. It is a rockburst database management system including rockburst case database, microseismic waveform database and microseismic time sequence database, and has the functions of multi engineering management, detailed data acquisition, query analysis and result export. The detailed collection and effective management of multi engineering and multi-source rockburst disaster information are successfully realized by using the database management system. Several deep-buried rock mass projects with rockburst disaster are used to apply the rockburst database management system. The three challenges of rockburst mechanism, rockburst intelligent monitoring and rockburst intelligent warning were verified by examples, and good results are obtained. The ———————————————— 收稿日期:2021-08-11 基金项目:国家自然科学基金资助项目(51839003) 《工程科学学报》录用稿，https://doi.org/10.13374/j.issn2095-9389.2021.08.12.002 ©北京科技大学 2020 录用稿件，非最终出版稿
results show that the rockburst database management system established in this paper has good applicability,can be adapted to the needs of different stages of the project,and also can provide scientific and reliable data basis and reference for rockburst analogy research and rockburst intelligent warning research in different projects. KEY WORDS Rockburst;Database management system;Rockburst case database;Microseismic waveform database;Microseismic time series database;deep-buried tunnel 随着地下空间开发利用的进一步深化，岩体工程的埋深不断增大、所处地质和应力环境日渐复杂，迫 使岩石力学与工程科学面临空前的挑战和技术难题，亟需解决诸如岩爆、软岩大变形等一系列科技创新需 求四。例如，以川藏铁路为典型代表的深埋岩体工程，线路“穿七江过八山”，全线80%以上为长大深埋 隧道，平均长度10km,平均埋深1000m,最大埋深超过2900m,其中不乏特大工程规模的超级隧道。 特别是深埋硬岩隧道建设过程频发的岩爆灾害，因严重危害施工人员及设备安全、扰乱正常施工、迟滞工 程建设进度、增加工程建设成本，成为制约地下工程建设水平和自动化的重要因素 巨大的地下工程发展需求，极大推动了岩爆研究的发展，也使岩爆成为岩石力学与江程领域的热点研 究问题5，。研究从状态研究到孕有全过程的机制、监测预警与动态调控研充，研究方式从定性发展到定量 化，并加速迈向智能化-0。岩爆发生前会产生一系列微破裂并形成微震億总微震监测手段可有效对其 进行感知，并揭示岩爆孕育过程的破裂特征。选取微震特征参数建立岩爆定量化预警模型，可对开挖过 程中的岩爆潜在位置、等级及发生概率进行预警山。针对复杂地质环境不深部岩体工程中的岩爆灾害，开 发致灾信号超前捕捉、孕育过程智能分析、灾害风险超前预警、潜在灾害动态防控的成套监测预警系统， 实现对开挖过程岩爆灾害信息的智能分析与动态调控，可极大提高长距离隧道施工安全性与效率。因此， 岩爆智能监测、预警与防控研究成为推动深部岩体工程智能施进程众多前沿研究方向中亟待解决的重 要问题之一。 然而，制约岩爆智能监测、预警与防控研究的重要因素是基础研究数据的获得性和全面性。岩爆孕育 过程复杂、影响因素众多，开展其研究的因素涵盖地质、理深、 开挖、支护、监测、声音、破坏特征、试 验等基础信息数据6。但一个工程发生岩爆的次数一般比较有限，对于工程建设初期的特殊建设阶段， 或时滞型岩爆、断裂型岩爆等特殊类型的岩爆，用牙展研究的案例数据更加匮乏。因此，开发一套岩爆 数据库管理系统是解决岩爆智能监测、预警与防控研究难题，推动复杂环境超长距离隧道安全预警与智能 施工装备，超埋深的长、大隧道建造全过程动态风险管理与监控等科学前沿研究方向快速发展的重要途径。 有鉴于此，本文开发了岩爆数据库管理系统，以期利用录入的海量工程数据，深度挖掘不同工程岩爆 特征与监测信息的异同与联系，融盒多源信息提高岩爆预警的实时性和有效性，形成系统有效的岩爆智能 预警、防控方法，从而支撑管理者对施工过程安全管理的长效决策。 1岩爆研究挑战与管理系统 球 1.1岩爆研究机战 (1)岩爆孕育机理研究 受应力、地质挖等多种因素综合影响，岩爆的发生类型众多、特征多样、机制复杂。按照时空特 征可以分为即时型岩爆、时滞型岩爆和间歇型岩爆，从机制上可以分为应变型岩爆、应变结构面滑移型 岩爆和断裂滑移型岩爆刀。即时型岩爆、应变型岩爆、应变结构面滑移型岩爆是工程中最常见和频发的岩 爆类型，因案例较多，研究人员也较多，并取得了丰硕成果。但针对发生概率较少，但破坏性较大的 时滞型岩爆、间歇型岩爆及断裂型岩爆等类型的岩爆，由于案例少，对其机理研究的学者也少，导致其机 理认识不清楚，至今尚未建立的定量化预警方法。此外，随着深埋工程的深入实施，工程所处应力更大、 地质条件更复杂，岩爆风险更加突出且会表现与以往工程不同的特征，可能不断涌现新的岩爆类型，也需 要有一定的案例数量才能研究其机理。因此，急需建立一个岩爆案例数据库，将岩爆发生的地质条件、支 护条件、破坏特征等进行统计和管理。 (2)岩爆智能监测 收稿日期：2021-08-11 盖金顺目国家自然科学基金资助项目(51839003)
results show that the rockburst database management system established in this paper has good applicability, can be adapted to the needs of different stages of the project, and also can provide scientific and reliable data basis and reference for rockburst analogy research and rockburst intelligent warning research in different projects. KEY WORDS Rockburst; Database management system; Rockburst case database; Microseismic waveform database; Microseismic time series database; deep-buried tunnel 随着地下空间开发利用的进一步深化，岩体工程的埋深不断增大、所处地质和应力环境日渐复杂，迫 使岩石力学与工程科学面临空前的挑战和技术难题，亟需解决诸如岩爆、软岩大变形等一系列科技创新需 求[1]。例如，以川藏铁路为典型代表的深埋岩体工程，线路“穿七江过八山”，全线 80%以上为长大深埋 隧道，平均长度 10 km，平均埋深 1000 m，最大埋深超过 2900 m，其中不乏特大工程规模的超级隧道[2]。 特别是深埋硬岩隧道建设过程频发的岩爆灾害，因严重危害施工人员及设备安全、扰乱正常施工、迟滞工 程建设进度、增加工程建设成本，成为制约地下工程建设水平和自动化的重要因素[3,4]。 巨大的地下工程发展需求，极大推动了岩爆研究的发展，也使岩爆成为岩石力学与工程领域的热点研 究问题[5,6]。研究从状态研究到孕育全过程的机制、监测预警与动态调控研究，研究方式从定性发展到定量 化，并加速迈向智能化[7-10]。岩爆发生前会产生一系列微破裂并形成微震信号，微震监测手段可有效对其 进行感知，并揭示岩爆孕育过程的破裂特征[3,4]。选取微震特征参数建立岩爆定量化预警模型，可对开挖过 程中的岩爆潜在位置、等级及发生概率进行预警[11]。针对复杂地质环境下深部岩体工程中的岩爆灾害，开 发致灾信号超前捕捉、孕育过程智能分析、灾害风险超前预警、潜在灾害动态防控的成套监测预警系统， 实现对开挖过程岩爆灾害信息的智能分析与动态调控，可极大提高长距离隧道施工安全性与效率。因此， 岩爆智能监测、预警与防控研究成为推动深部岩体工程智能化施工进程众多前沿研究方向中亟待解决的重 要问题之一[7]。 然而，制约岩爆智能监测、预警与防控研究的重要因素是基础研究数据的获得性和全面性。岩爆孕育 过程复杂、影响因素众多，开展其研究的因素涵盖地质、埋深、开挖、支护、监测、声音、破坏特征、试 验等基础信息数据[11-16]。但一个工程发生岩爆的次数一般比较有限，对于工程建设初期的特殊建设阶段， 或时滞型岩爆、断裂型岩爆等特殊类型的岩爆，用于开展研究的案例数据更加匮乏。因此，开发一套岩爆 数据库管理系统是解决岩爆智能监测、预警与防控研究难题，推动复杂环境超长距离隧道安全预警与智能 施工装备，超埋深的长、大隧道建造全过程动态风险管理与监控等科学前沿研究方向快速发展的重要途径。 有鉴于此，本文开发了岩爆数据库管理系统，以期利用录入的海量工程数据，深度挖掘不同工程岩爆 特征与监测信息的异同与联系，融合多源信息提高岩爆预警的实时性和有效性，形成系统有效的岩爆智能 预警、防控方法，从而支撑管理者对施工过程安全管理的长效决策。 1 岩爆研究挑战与管理系统建设需求 1.1 岩爆研究挑战 （1）岩爆孕育机理研究 受应力、地质、开挖等多种因素综合影响，岩爆的发生类型众多、特征多样、机制复杂。按照时空特 征可以分为即时型岩爆、时滞型岩爆和间歇型岩爆，从机制上可以分为应变型岩爆、应变-结构面滑移型 岩爆和断裂滑移型岩爆[7]。即时型岩爆、应变型岩爆、应变-结构面滑移型岩爆是工程中最常见和频发的岩 爆类型，因案例较多，研究人员也较多，并取得了丰硕成果[17-19]。但针对发生概率较少，但破坏性较大的 时滞型岩爆、间歇型岩爆及断裂型岩爆等类型的岩爆，由于案例少，对其机理研究的学者也少，导致其机 理认识不清楚，至今尚未建立的定量化预警方法[7]。此外，随着深埋工程的深入实施，工程所处应力更大、 地质条件更复杂，岩爆风险更加突出且会表现与以往工程不同的特征，可能不断涌现新的岩爆类型，也需 要有一定的案例数量才能研究其机理。因此，急需建立一个岩爆案例数据库，将岩爆发生的地质条件、支 护条件、破坏特征等进行统计和管理。 （2）岩爆智能监测 ———————————————— 收稿日期:2021-08-11 基金项目:国家自然科学基金资助项目(51839003) 录用稿件，非最终出版稿
岩爆智能监测可以缩短数据分析时间，使岩爆预警更加及时。机器学习在分析大数据、复杂、非线性 问题中具有较大优势，能够通过深度神经网络挖掘出复杂因素间的内在联系和规律，并依据事物发展规律 进行智能感知和预测。但基于机器学习的智能模型和算法应用对数据的数量和质量依赖性大，要求有大量 的监测信息数据。目前，微震监测是针对岩爆问题最有效的手段，这就需要建立岩爆微震信息数据库， 收集不同开挖方式、不同类型安装方式等条件下的微震波形，为监测数据智能分析提供样本。 (3)岩爆智能预警 岩爆的孕育和发生是一个复杂的过程，受多种因素影响，且岩爆与微震监测信息之间的关系呈现出高 度的复杂性和非线性。深度学习等智能方法可以较好地建立这种复杂和非线性关系，但是同样需要大量的 岩爆案例以及其孕育过程的微震信息，以准确计算相关模型参数。岩爆智能预警方法的效果，常取决于 岩爆训练样本数据的准确性、充足性、可用性。但一个工程的岩爆案例往往有限，且在隧道建设初期可用 的岩爆案例更少，导致智能研究方法缺乏训练样本。少量的岩爆训练样本无法将足够的特征输入到机器学 习模型中，导致分析效果较差。此外，由于工程中无岩爆和轻微岩爆案例数量常远太于中等及以上岩爆， 特别是强烈和极强岩爆更少发生，导致岩爆智能方法研究面临严重的训练样本不来衡间题， 严重影响岩爆 智能分析结果准确性、可靠性。 综上分析可知，建立岩爆数据库管理系统，精确有效收集不同工程各阶段的岩爆的特征及对应的地质 信息、开挖信息、破裂响应监测等信息，构建不同工程间的区别与联系，整侬研究分析，是解决不同类型 岩爆机理和岩爆智能化监测预警研究过程中的样本数缺乏、样本结构不平衡等难题限制的重要途径四。 1.2岩爆数据库管理系统功能需求 运用大数据、深度学习等人工智能手段，开展岩爆孕育过程的机理研究、 智能监测或智能预警时，需 要对数据库内的信息进行深度学习，建立多源影响因素监测信息岩爆特征间的内在规律与联系。依据上 述流程可知，为满足研究需要，岩爆数据库管理系统需 下功能需求： (1)工程管理 包含不同工程，并分别对各工程进行编辑、 管 需涵盖埋深、规模、尺寸、开挖方式等基本概况。 (2)数据采集 采集的数据涵盖勘察、设计、施工等不同阶段的信息。尽可能详尽采集各个阶段与岩爆有关的信息和 数据，包括地质勘察信息、岩爆案例信息、施工信息、监测信息等。 (3)统计、查询 能按不同信息条件进行单工程或程统计、查询，可根据地质或微震监测信息查询结果筛选案例或 根据案例提取地质、微震监测信息比外，可依据岩性、埋深、应力等基本信息进行类比，对应抽取相似 工程在勘察设计阶段或施工阶段的旄细信息，为勘察设计阶段的岩爆评估与开挖支护设计，施工阶段的岩 爆预测预警与支护措施提供参考和数据基础，以满足不同阶段的工程需求。 (4)结果导出 统计、查询结果可以表格的形式导出，且可选择拟导出的具体内容。 2岩爆数据库管理系统开发 2.1岩爆数据库管系统建设目标 岩爆数据库管理系统的建设目标是以复杂地质环境下深部岩体工程开挖过程的岩爆案例、微震波形、 微震时序等数据为基础建立相应数据库，有效管理不同工程相关信息。解决不同工程岩爆案例及相关信息 不能关联，岩爆智能监测预警研究过程中的样本数缺乏、样本结构不平衡等一系列问题。利用其统计、查 询、导出等功能，为大数据挖掘、深度学习等人工智能手段的应用提供数据基础，深度挖掘不同工程岩爆 特征与监测信息的异同与关联，通过多源信息异构融合，提高岩爆监测预警的实时性、准确性、智能性。 2.2岩爆数据库管理系统整体架构 岩爆数据库管理系统采用面向对象的编程语言，系统架构采用B/S+C/S结构，即应用层、管理层、数 据层三层结构，如图1所示。 收稿日期：2021-08-11 盖金顺目国家自然科学基金资助项目(51839003)
岩爆智能监测可以缩短数据分析时间，使岩爆预警更加及时。机器学习在分析大数据、复杂、非线性 问题中具有较大优势，能够通过深度神经网络挖掘出复杂因素间的内在联系和规律，并依据事物发展规律 进行智能感知和预测。但基于机器学习的智能模型和算法应用对数据的数量和质量依赖性大，要求有大量 的监测信息数据[20]。目前，微震监测是针对岩爆问题最有效的手段，这就需要建立岩爆微震信息数据库， 收集不同开挖方式、不同类型安装方式等条件下的微震波形，为监测数据智能分析提供样本。 （3）岩爆智能预警 岩爆的孕育和发生是一个复杂的过程，受多种因素影响，且岩爆与微震监测信息之间的关系呈现出高 度的复杂性和非线性。深度学习等智能方法可以较好地建立这种复杂和非线性关系，但是同样需要大量的 岩爆案例以及其孕育过程的微震信息，以准确计算相关模型参数[20]。岩爆智能预警方法的效果，常取决于 岩爆训练样本数据的准确性、充足性、可用性。但一个工程的岩爆案例往往有限，且在隧道建设初期可用 的岩爆案例更少，导致智能研究方法缺乏训练样本。少量的岩爆训练样本无法将足够的特征输入到机器学 习模型中，导致分析效果较差。此外，由于工程中无岩爆和轻微岩爆案例数量常远大于中等及以上岩爆， 特别是强烈和极强岩爆更少发生，导致岩爆智能方法研究面临严重的训练样本不平衡问题，严重影响岩爆 智能分析结果准确性、可靠性[21]。 综上分析可知，建立岩爆数据库管理系统，精确有效收集不同工程各阶段的岩爆的特征及对应的地质 信息、开挖信息、破裂响应监测等信息，构建不同工程间的区别与联系，整体研究分析，是解决不同类型 岩爆机理和岩爆智能化监测预警研究过程中的样本数缺乏、样本结构不平衡等难题限制的重要途径[22]。 1.2 岩爆数据库管理系统功能需求 运用大数据、深度学习等人工智能手段，开展岩爆孕育过程的机理研究、智能监测或智能预警时，需 要对数据库内的信息进行深度学习，建立多源影响因素-监测信息-岩爆特征间的内在规律与联系。依据上 述流程可知，为满足研究需要，岩爆数据库管理系统需实现以下功能需求： （1）工程管理 包含不同工程，并分别对各工程进行编辑、管理，需涵盖埋深、规模、尺寸、开挖方式等基本概况。 （2）数据采集 采集的数据涵盖勘察、设计、施工等不同阶段的信息。尽可能详尽采集各个阶段与岩爆有关的信息和 数据，包括地质勘察信息、岩爆案例信息、施工信息、监测信息等。 （3）统计、查询 能按不同信息条件进行单工程或多工程统计、查询，可根据地质或微震监测信息查询结果筛选案例或 根据案例提取地质、微震监测信息。此外，可依据岩性、埋深、应力等基本信息进行类比，对应抽取相似 工程在勘察设计阶段或施工阶段的详细信息，为勘察设计阶段的岩爆评估与开挖支护设计，施工阶段的岩 爆预测预警与支护措施提供参考和数据基础，以满足不同阶段的工程需求。 （4）结果导出 统计、查询结果可以表格的形式导出，且可选择拟导出的具体内容。 2 岩爆数据库管理系统开发 2.1 岩爆数据库管理系统建设目标 岩爆数据库管理系统的建设目标是以复杂地质环境下深部岩体工程开挖过程的岩爆案例、微震波形、 微震时序等数据为基础建立相应数据库，有效管理不同工程相关信息。解决不同工程岩爆案例及相关信息 不能关联，岩爆智能监测预警研究过程中的样本数缺乏、样本结构不平衡等一系列问题。利用其统计、查 询、导出等功能，为大数据挖掘、深度学习等人工智能手段的应用提供数据基础，深度挖掘不同工程岩爆 特征与监测信息的异同与关联，通过多源信息异构融合，提高岩爆监测预警的实时性、准确性、智能性。 2.2 岩爆数据库管理系统整体架构 岩爆数据库管理系统采用面向对象的编程语言，系统架构采用 B/S+C/S 结构，即应用层、管理层、数 据层三层结构，如图 1 所示。 ———————————————— 收稿日期:2021-08-11 基金项目:国家自然科学基金资助项目(51839003) 录用稿件，非最终出版稿
应用层主要实现岩爆案例基本信息、微震波形信息、地质信息等数据信息采集、数据查询统计、数据 筛选分析、数据导出、云平台数据交互：管理层实现不同工程项目基本信息的建立、账户信息维护及数据 的汇总分析功能：数据层主要实现数据和相关文件的保存。此外，岩爆数据库管理系统采用B/S架构将数 据信息存储在云服务器中，高效保证了数据的安全性、无地域无时序的数据共享、数据存储空间易扩展： 采用CS架构实现人机交互，提高了维护本地数据时效性和安全性，同时在界面和操作上可以满足丰富的 功能需求。 2.3岩爆数据库管理系统主要内容 基于岩爆数据库管理系统功能需求和建设目标，岩爆数据库主要包括岩爆案例数据库、微震波形数据 库、微震时序数据库3部分，组成结构如图2所示。 岩爆数据库管理系统各数据库的主要内容和具体信息如表1所示，主界面如图3所示。 Data Data Data Data Cloud server Application layer information query calculation export and data collection statistics and analysis save ynchronization Project Account Authority Management layerI information information management management Cloud server database 最 Local database Data layer Data File Data File storage storage storage storage 囝1岩爆数据库管理系统架构图 Fig.1 Archit ectufe diagram of rockburst database management system Rockburst Database Rockburst ease Microseismic Microseismic databas Waveform Database Sequence Database Basic engineering information Microseismic wave file Microseismic event file Ground stress information Microseismic waveform type Blasting information file Basic information of rockburst Wave characteristic parameters Basic information of rockburst Rockburst pit information Microseismic monitoring system Rockburst warning area Geological information √Sensor type Monitoring data continuity Initial support information √Number of sensors Microseismic sequence file √Rockburst damage Sensor installation method Increased support measures Attachment information 图2岩爆数据库管理系统结构图 收稿日期：2021-08-11 基金项目：国家自然科学基金资助项目(51839003)
应用层主要实现岩爆案例基本信息、微震波形信息、地质信息等数据信息采集、数据查询统计、数据 筛选分析、数据导出、云平台数据交互；管理层实现不同工程项目基本信息的建立、账户信息维护及数据 的汇总分析功能；数据层主要实现数据和相关文件的保存。此外，岩爆数据库管理系统采用 B/S 架构将数 据信息存储在云服务器中，高效保证了数据的安全性、无地域无时序的数据共享、数据存储空间易扩展； 采用 C/S 架构实现人机交互，提高了维护本地数据时效性和安全性，同时在界面和操作上可以满足丰富的 功能需求。 2.3 岩爆数据库管理系统主要内容 基于岩爆数据库管理系统功能需求和建设目标，岩爆数据库主要包括岩爆案例数据库、微震波形数据 库、微震时序数据库 3 部分，组成结构如图 2 所示。 岩爆数据库管理系统各数据库的主要内容和具体信息如表 1 所示，主界面如图 3 所示。 图 1 岩爆数据库管理系统架构图 Fig.1 Architecture diagram of rockburst database management system 图 2 岩爆数据库管理系统结构图 ———————————————— 收稿日期:2021-08-11 基金项目:国家自然科学基金资助项目(51839003) 录用稿件，非最终出版稿
Fig.2 Structure diagram of rockburst database management system 表1岩爆数据库管理系统主要内容 Table 1 Main contents of rockburst database management system Database type Main Content Specific information Project overview,Layout of microseismic monitoring system,Excavation Basic information of the project method,Blasting time,Geological survey information,Excavation and support design information etc. Time of occurrence,Time lag behind blasting,Duration,Occurrence station, Basic information of rockburst Type,Grade,Occurrence process description etc. Shape and volume of crater,Location of crater,Maximum ejection distance, Crater and rock block information Maximum depth of crater,Shape of rockburst block etc. Rockburst lithology,Rock mass structure type,Quality gfade of surrounding rock, case database Geological information of surrounding rock Groundwater conditions,Occurrence of stru ane, Filling condition etc Time and type of initial support ofs ounding rock,Initial support failure,Time Initial support and damage information for danger removal and slag remova ourst area,Downtime etc. New support measures information New support type,Support time Support rea.Support parameters etc. Buried depth,Directionand gnitude of principal stress,Uniaxial compressive Original rock stress and strength information strength of rock Strain energy index,Brittleness index etc. Attachment information Rockburst vde picure.Construction drawings,Construction organization plan. Microseismic waveform file Waveform dat nicroseismic information monitored Blas m,Rock fracture waveform,Mechanical vibration waveform, Waveform type ectfica waveform etc e first-arrival,S-wave first-arrival,overall ringing rate,maximum Microseismic Waveform characteristic parameters amplitude,maximum amplitude position,dominant frequency,etc waveform microseismic monitoring system IMS,SSS,ESG,SOS etc. database Uniaxial velocity type,Uniaxial acceleration type,Triaxial velocity type,Triaxial Sensor type and quantity acceleration type,number of sensors Temporary installation in the hole,permanent installation in the hole,installation Sensor installation of wave guide rod outside the hole etc. Time,coordinate,energy,apparent volume,magnitude and other characteristic Micro-fract parameter information of rock mass fracture event Microseismic Blasting information file Blasting time,blasting position and other information sequencedatabase eismic event extraction area Start station,tunnel face station,end station etc. a continuity Monitor the equipment operation and whether the monitoring data are continuous Microseismic sequence file Microseismic time series data file generated by calculation (1)岩爆案例数据库 岩爆案例是岩爆机理、预警、防控研究的基础，为便于研究，岩爆案例数据库需尽可能全面、详细包 含与岩爆相关的所有信息。因此，建立的岩爆案例数据库包括：工程基本信息、岩爆基本信息、爆坑及岩 块信息、围岩地质信息、初支及破坏情况信息、新增支护措施信息、原岩应力及强度信息和附件信息等主 要内容。 (2)微震波形数据库 微震波形是岩体开挖过程的动态响应，用于岩爆预警及机理分析的微震特征参数、微震时序曲线均需 收稿日期：2021-08-11 基金项目：国家自然科学基金资助项目(51839003)
Fig.2 Structure diagram of rockburst database management system 表 1 岩爆数据库管理系统主要内容 Table 1 Main contents of rockburst database management system Database type Main Content Specific information Rockburst case database Basic information of the project Project overview, Layout of microseismic monitoring system, Excavation method, Blasting time, Geological survey information, Excavation and support design information etc. Basic information of rockburst Time of occurrence, Time lag behind blasting, Duration, Occurrence station, Type, Grade, Occurrence process description etc. Crater and rock block information Shape and volume of crater, Location of crater, Maximum ejection distance, Maximum depth of crater, Shape of rockburst block etc. Geological information of surrounding rock lithology, Rock mass structure type, Quality grade of surrounding rock, Groundwater conditions, Occurrence of structural plane, Filling condition etc. Initial support and damage information Time and type of initial support of surrounding rock, Initial support failure, Time for danger removal and slag removal in rockburst area, Downtime etc. New support measures information New support type, Support time, Support area, Support parameters etc. Original rock stress and strength information Buried depth, Direction and magnitude of principal stress, Uniaxial compressive strength of rock, Strain energy index, Brittleness index etc. Attachment information Rockburst video, picture, Construction drawings, Construction organization plan. Microseismic waveform database Microseismic waveform file Waveform data of all microseismic information monitored Waveform type Blasting waveform, Rock fracture waveform, Mechanical vibration waveform, Electrical noise waveform etc. Waveform characteristic parameters P-wave first-arrival, S-wave first-arrival, overall ringing rate, maximum amplitude, maximum amplitude position, dominant frequency, etc microseismic monitoring system IMS, SSS, ESG, SOS etc. Sensor type and quantity Uniaxial velocity type, Uniaxial acceleration type, Triaxial velocity type, Triaxial acceleration type, number of sensors Sensor installation mode Temporary installation in the hole, permanent installation in the hole, installation of wave guide rod outside the hole etc. Microseismic sequencedatabase Micro-fracture information file Time, coordinate, energy, apparent volume, magnitude and other characteristic parameter information of rock mass fracture event Blasting information file Blasting time, blasting position and other information Microseismic event extraction area Start station, tunnel face station, end station etc. Data continuity Monitor the equipment operation and whether the monitoring data are continuous Microseismic sequence file Microseismic time series data file generated by calculation （1）岩爆案例数据库 岩爆案例是岩爆机理、预警、防控研究的基础，为便于研究，岩爆案例数据库需尽可能全面、详细包 含与岩爆相关的所有信息。因此，建立的岩爆案例数据库包括：工程基本信息、岩爆基本信息、爆坑及岩 块信息、围岩地质信息、初支及破坏情况信息、新增支护措施信息、原岩应力及强度信息和附件信息等主 要内容。 （2）微震波形数据库 微震波形是岩体开挖过程的动态响应，用于岩爆预警及机理分析的微震特征参数、微震时序曲线均需 ———————————————— 收稿日期:2021-08-11 基金项目:国家自然科学基金资助项目(51839003) 录用稿件，非最终出版稿