摘要：隧道围岩垮塌灾害防控技术对隧道安全建设具有重要意义,监测预警技术是隧道灾害主动防控的重要手段。针对传统位移、应力等监测指标对隧道围岩突发块体灾害难以有效响应的难题,从块体垮塌灾变机制出发,分析灾变过程的声发射和自振频率演化规律。首先基于理论推导,从简化二维应力状态的角度对块体失稳过程进行简化分析,建立了隧道围岩块体振动模型,分析了不同失稳模式下规则方形块体自振频率与应力、接触面积、摩擦力等要素的对应关系。同时基于自研的新型块体垮塌过程模拟试验系统,设计开展了室内块体失稳大尺度物理模拟试验,研究了应力状态、接触面积等因素对块体失稳过程自振频率的影响,进一步研究了块体失稳过程滑移面摩擦声发射信号的演化规律。研究成果表明:滑动型块体自振频率随着侧压力的增加而增大,当侧压力由0.1 MPa增加至0.5 MPa和1 MPa时,自振频率分别增加了16.18 Hz和25.79 Hz。接触面积减小,自振频率随之减小,块体自振频率可以有效反映滑动面对关键块体的约束作用;岩块滑动过程声发射主频分布带宽相对较小,但集中分布的频段较多,绝大部分声发射信号集中于0、20、40、50、150 kHz频带附近,与侧压力大小无关。该研究成果可为隧道围岩块体垮塌灾害的“声-振”联合监测预警方法提供必要的理论支撑。