單軸壓縮下孔洞砂巖細(xì)觀破裂演化規(guī)律

趙國彥，王恩杰，吳浩，邱菊，戴怡文

(中南大學(xué)資源與安全工程學(xué)院，湖南長(zhǎng)沙，410083)

地下采礦與隧道開挖等地下工程會(huì)在巖體中形成孔洞。在高地應(yīng)力作用下，原生及新生裂紋可能沿孔洞周邊起裂、擴(kuò)展、貫通進(jìn)而導(dǎo)致工程巖體整體發(fā)生破壞，從而引發(fā)工作面發(fā)生冒頂塌方、片幫以及巖爆等工程災(zāi)害，嚴(yán)重危害到工作人員的生命安全和工程質(zhì)量[1-2]。因此，開展含孔洞巖石的破裂演化規(guī)律研究對(duì)尋找控制工程安全穩(wěn)定的措施具有重要意義。近年來，人們對(duì)含孔洞巖石的破裂演化過程進(jìn)行了理論分析、室內(nèi)試驗(yàn)和數(shù)值模擬研究，取得了一定進(jìn)展。TANG 等[3]對(duì)含預(yù)制孔洞脆性材料在壓縮載荷作用下引起的軸向劈裂破壞特性進(jìn)行了試驗(yàn)和數(shù)值研究，發(fā)現(xiàn)裂紋的萌生和擴(kuò)展總是從孔洞拉伸應(yīng)力集中區(qū)開始；楊圣奇等[4-5]采用掃描電鏡和聲發(fā)射儀實(shí)時(shí)觀測(cè)了含單孔大理巖和砂巖在單軸壓縮過程中裂紋的萌生、擴(kuò)展、演化和貫通特征，發(fā)現(xiàn)巖石裂紋首先在孔洞周邊的拉伸應(yīng)力集中區(qū)域產(chǎn)生，隨后沿加載方向或晶粒邊界逐漸向試樣端部或邊界薄弱部位擴(kuò)展；ZHAO 等[6]應(yīng)用物理模型和聲發(fā)射技術(shù)，研究了含圓形孔洞脆性巖石的斷裂演化過程；LAJTAI 等[7]證明了遠(yuǎn)場(chǎng)裂紋與孔洞周邊剪切裂紋的搭接可導(dǎo)致巖石的整體破壞；JAEGER 等[8]也證明了孔洞周邊的宏觀裂紋的產(chǎn)生總是發(fā)生在最大剪應(yīng)力區(qū)域；馬少鵬等[9]觀測(cè)了單軸壓縮下圓孔結(jié)構(gòu)巖石破壞過程及變形場(chǎng)演化特征(位移加載速度為0.02 mm/min)；……