動態(tài)擾動觸發(fā)巖石破壞過程與機理研究.pdf

1、地下巖體由于其自重和地球構(gòu)造的原因，處于高地應(yīng)力狀態(tài)，內(nèi)部儲存有較大的能量。通常在礦井開挖、爆破等動態(tài)擾動情況下會改變巖體原有狀態(tài)，同時伴隨有變形、應(yīng)力和能量的變化，這些變化使得巖石穩(wěn)定性狀態(tài)較難確定。因此，開展巖石動態(tài)擾動模擬試驗研究對于分析巖石瞬時動力擾動下發(fā)展?fàn)顟B(tài)有著至關(guān)重要的作用。
　　處于準靜應(yīng)力、應(yīng)變狀態(tài)下的巖石可以保持長時間穩(wěn)定狀態(tài)，并表現(xiàn)出流變性能，瞬時動態(tài)擾動可打破原有的穩(wěn)定狀態(tài)并誘導(dǎo)巖石發(fā)生破壞。基于此，本文采

2、用位移加載單軸壓縮方式，對巖石進行高應(yīng)力動態(tài)加載模擬試驗。對試驗進行分析整理，得到多種不同試驗結(jié)果：在高應(yīng)力穩(wěn)定狀態(tài)下施加動態(tài)擾動直接導(dǎo)致了巖石的破壞；動態(tài)擾動過程中巖石未立即發(fā)生破壞，而是在擾動后巖石緩慢發(fā)展至脆性破壞，稱為延時脆性破壞；動態(tài)擾動過程中巖石未立即發(fā)生破壞，并且?guī)r石在后續(xù)長時間內(nèi)保持穩(wěn)定未出現(xiàn)破壞的征兆。
　　在穩(wěn)定過程中巖石處于蠕變與應(yīng)力松弛的耦合狀態(tài)，并由此耦合狀態(tài)演化至脆性破壞。對試驗數(shù)據(jù)進行深入細致整理，得

3、到了巖石應(yīng)力、變形全過程曲線。試驗表明，初始加載應(yīng)力、變形是能使試驗發(fā)生破壞的首要條件，動態(tài)擾動是誘導(dǎo)破壞發(fā)生的重要條件。超過“巖石強度極限鄰域”內(nèi)時巖石會在動態(tài)擾動下發(fā)生破壞，鄰域下限值約為單軸極限強的80％；巖石宏觀裂縫分為兩種：一種為沿對稱截面豎直方向呈“Y”型半劈裂裂縫，另一種為沿對角線方向呈“X”型裂縫；巖石應(yīng)力和變形會出現(xiàn)相應(yīng)的臨界冪律特性，初期具有近似-4/5次冪的冪律奇異性，后期具有近似-1次冪的冪律奇異性；應(yīng)力松弛現(xiàn)象