側向點擾動下高應力巖石的破壞機制研究.pdf

1、目前，局部側向擾動下高應力巖石的破壞機制仍缺乏研究。本文利用自行研制的巖石真三軸電液伺服誘變（擾動）試驗系統(tǒng)，開展了高應力巖石側向擾動試驗，研究不同靜載條件下巖石的破壞機制與聲發(fā)射特性;利用PFC3D軟件進行數值模擬，驗證了試驗結果，此外，還分析了不同擾動幅值條件下高應力巖石的裂紋發(fā)育規(guī)律與破壞機制。本文的研究成果為揭示巖爆機理以及提高深部鑿巖效率提供了理論與技術支持。全文主要內容與成果如下:
　　1、利用巖石真三軸電液伺服誘變（

2、擾動）試驗系統(tǒng)，對100mm×100mm×100mm大尺寸花崗巖試樣進行不同靜載作用下的側向擾動破壞試驗。通過PCI-2型聲發(fā)射系統(tǒng)監(jiān)測發(fā)現:動力擾動下高應力巖石的聲發(fā)射最大能量事件一般滯后于擾動峰值，發(fā)生在動力卸載段;隨著靜載的增加，聲發(fā)射最大能量事件的發(fā)生時間有提前的趨勢，而且較大能量事件數量增加。
　　2、對試樣進行基于彈性波速變化的損傷評價和聲發(fā)射RA值（聲發(fā)射撞擊上升時間/幅度）的分析發(fā)現，不同靜載下巖石的擾動破壞模式不

3、同，較低靜載時，擾動僅觸發(fā)少量剪切裂紋并導致擾動近區(qū)巖石的局部剪切破壞;較高靜載時，擾動同時觸發(fā)剪切裂紋和拉伸裂紋，大量拉伸裂紋的出現最終導致巖石發(fā)生貫穿式整體潰崩破壞。
　　3、利用PFC3D首先模擬了相同擾動不同靜載作用下的巖石破壞試驗，所得結果與試驗結果一致;同時還對相同靜載不同動力擾動幅值作用下的巖石破壞試驗進行模擬。模擬結果表明，高應力巖石在側向擾動作用下其裂隙的發(fā)育速率、裂隙總量與擾動幅值成正比，在裂隙擴展深度發(fā)面，雖