不同应力条件下硬岩强度与破裂特性试验研究

来源：黄金科学技术杂志2021年第3期北京时间：

作者：杜坤,杨颂歌,苏睿,杨成志,王少锋

单位： 中南大学资源与安全工程学院，湖南 长沙 410083, 中南大学高等研究中心，湖南 长沙 410083

摘要：深部工程围岩内的岩石可能处于一维、二维和三维应力状态下，分别对应室内单轴压缩、双轴压缩和真三轴压缩试验中岩样的应力状态。通过开展单轴、双轴和真三轴压缩试验，系统研究了不同应力状态和水平下岩石非常规破坏的发生机制。不同高宽比和宽厚比岩样的单轴压缩试验结果表明：随着岩样厚度的增加，单轴抗压强度单调增加；随着岩样高度的增加，单轴抗压强度往往先增加后减小，且矮薄岩样更容易发生岩爆和板裂等非常规破坏。双轴或真三轴压缩试验中岩样的抗压强度均表现出明显的中间主应力效应。在相同最小主应力下，随着中间主应力的增加，岩样的双轴抗压强度和真三轴抗压强度均呈先增加后减小的变化趋势，双轴抗压强度增长率则呈先减小而后小幅增大的趋势。通过定义强度增量参数ν和中间主应力位置参数λ构建了指数岩石真三轴强度准则。低围压限制、非对称围压限制和短裂纹扩展路径是引起岩石非常规破坏的主要条件。

关键词：硬岩,应力状态,应力水平,强度特性,破坏模式,中间主应力效应

基金资助：国家自然科学基金面上项目“深部硬岩矿山工程围岩非常规破裂演化与阻断机制”(51774326),国家自然科学基金青年基金项目“高应力硬岩真三轴卸载下扰动破裂特性与机制研究”(51504287)