http://www.paper.edu.cnRFPA数值模拟分析软件系统应用价值前景分析与经济评价∗刘建兴孙鹏（东北大学资源与生态经济研究中心辽宁沈阳110004）摘要：作为一种早已投入使用的研究岩石破坏过程的有力的分析工具，RFPA（RockFailureProcessAnalysis）软件目前又具有不断发展升级的优良品性，无论是理论分析研究还是参与解决实际工程问题的能力均有很大的提高，该软件已经得到了国内外同行专家的认可。可以预见，随着研究队伍的不断壮大、研究水平的不断提高和软件的功能的进一步增强，未来RFPA软件的使用价值也必将发挥更大的作用。本文试图就其理论价值和应用前景作以分析，以探寻其战略发展之路。关键字：RFPA数值模拟分析软件系统；理论方法基础；前景分析一、前言随着人类物质需求的不断增加，地球上自然资源的开发已经“供不应求”。一方面，许多资源总量明显的呈现短缺的局面。专家预测，未来２０年中国钢铁缺口总量３０亿吨，铜超过５０００万吨，精炼铝缺口１亿吨。今后２０年中国实现工业化，石油、天然气、铜、铝矿产资源累计需求总量至少是目前储量的２至５倍[1]。另一方面，大力开发矿产资源的结果，造成一系列的地压活动及露天边坡失稳现象，不仅对采矿生产带来了巨大的危害，破环了地质和生态环境，而且造成了资源的极大损失和浪费。美国宾汉姆康诺露天矿在采深467米处发生大面积边坡失稳，滑坡量1600万吨，造成露天矿坑一半以上被淹没。我国抚顺西露天煤矿在1949-1985年间从滑坡区清理出岩石量达7500万立方米。大冶铁矿在1967-1979年间共发生规模不同的滑坡25次。鞍钢弓长岭铁矿井下矿通峒区于1956年8月发生大规模地压活动，导致一开拓竖井报废，井下生产被迫停止两年，大量矿石被压岩石移动区内造成损失[2]。在[1]中有关专家指出中国制定全球矿产资源战略其中很重要的目标之一是“由粗放式开发开发利用资源，向集约开发、节约资源和有效提高资源利用率的跨越式的消费方式转变”。事实上，无论是提高矿产资源回收利用率，保证矿山安全作业还是保护地质环境，对新技术的开发与应用都提出了迫切的要求。在露天边破工程与地压控制方面，常用的研究方法有解析法、模拟法及现场观测（物理实验）等几种。理论上讲用现场观测获得第一手的资料的方法最好。但是基于矿业工程复杂性，很多情况下难于实现。而与此相反，随着科学技术的发展，计算机技术的广泛应用，数值（模拟）技术在解决和评价矿山工程岩体稳定性评价问题上也取得了较大的发展和应用。通过研究岩石破环过程机理，模拟再现、分析预测岩石的破坏过程无疑对矿山采矿工程具有极为重要意义。这些研究工作正是东北大学岩石破裂与失稳研究中心所要研究的一项重要工作之一。RFPA岩石破坏过程分析软件系统即是该中心自主开发的一种研究岩石破坏过程的有力的分析工具。∗作者简介：刘建兴，男，1972年生，新疆石河子市人，在读博士研究生，东北大学资源与生态经济研究中心成员，主要从事资源与生态经济领域研究。1http://www.paper.edu.cn二、RFPA岩石破坏过程分析软件系统理论基础和发展现状1、岩石力学研究基本理论方法岩石力学是伴随着采矿、土木、水利、交通等岩石工程的建设和数学力学等学科的进步而逐步发展起来的新兴学科。作为研究的岩石性状的一门理论和应用科学，其研究对象“岩石”是一种天然地质体，或者叫岩体，具有复杂的地质结构和赋存条件，是一种典型的“不连续介质”。又由于岩体中存在地应力，工程开挖引起地应力以变形能的形式释放，正是这种“释放载荷”引起岩石工程变形和破坏。岩石力学的研究思路和方法与以研究“外载荷作用”为特征的材料力学、结构力学等有着本质的不同。起初的理论用来解决岩体开挖的力学计算问题。1912年海姆（A.Heim）提出了静水压力理论。但这一理论随着开挖深度的增加出现了越来越大的误差。后来为分析地下工程支护问题，结合经验提出了地压理论（开始用材料力学和结构力学的方法）。最有代表性的理论是自然平衡拱学说，即普氏理论。虽然在一定条件下（松散地层压力）具有适用性，由于该理论对于围岩破坏形式及受力分析认识的不足，在实际支护应用中有很大局限性。随着弹性力学和塑性力学被引入，确立了一些经典计算公式，形成围岩和支护共同作用的理论。这一时期（20世纪30年代到20世纪60年代）形成了“连续介质理论”和“地质力学理论”两大派别。连续介质理论是一固体力学作为基础，从材料的基本力学性质出发来认识岩石工程稳定问题，这是认识方法上的重要进展，抓住了岩石工程计算的本质问题。但是早期的连续介质理论的计算方法只适用于圆形巷道等个别情