卸载速率对花岗岩应变岩爆破坏及碎屑形貌特征的影响

作     者：李春晓 李德建 刘校麟 祁浩 王德臣 LI Chunxiao;LI Dejian;LIU Xiaolin;QI Hao;WANG Dechen

作者机构：中国矿业大学(北京)深部岩土力学与地下工程国家重点实验室北京100083 中国矿业大学(北京)力学与建筑工程学院北京100083 

出 版 物：《中南大学学报（自然科学版）》 (Journal of Central South University:Science and Technology)

年 卷 期：2023年第54卷第6期

页      面：2298-2311页

核心收录：

学科分类：08[工学] 080104[工学-工程力学] 0818[工学-地质资源与地质工程] 0837[工学-安全科学与工程] 0801[工学-力学（可授工学、理学学位）] 0823[工学-交通运输工程] 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(41572334) 中央高校基本科研业务费专项资金资助(2022YJSSB05) 深部岩土力学与地下工程国家重点实验室(北京)创新基金资助(SKLGDUEK202222)。 

主　　题：应变岩爆 卸载速率 破坏特征 碎屑形貌 三维激光扫描 分形 

摘      要：为研究深部工程开采过程中开挖速率对岩爆破坏特征的影响,首先,利用自主研发的真三轴应变岩爆实验系统,开展不同卸载速率下的花岗岩应变岩爆实验,借助动态高速应力监测系统和双目高速摄影系统监测试样岩爆过程;其次,分析了卸载速率对试样的岩爆破坏峰值强度、岩爆破坏过程、试样破坏形态以及碎屑块度特征的影响;再次,利用三维激光扫描系统建立了中粗粒碎屑的三维数字模型,分析碎屑三维形貌的几何及表面幅度特征参数;最后,基于分形理论和立方体覆盖法,定量研究了不同卸载速率对岩爆碎屑表面形貌的影响。研究结果表明:随着卸载速率提高,试样岩爆时的峰值强度和破坏烈度增大,岩爆碎屑的破碎程度降低,岩爆破坏模式由张拉型破坏过渡到剪切型破坏。在高卸载速率的影响下,试样内部裂纹未充分发育和扩展,容易形成几何形态规则的岩爆碎屑,并且碎屑表面形貌的复杂程度降低。岩爆碎屑表面形貌具有明显的分形特征,卸载速率越大,碎屑表面形貌的分形维数越小。