煤炭科学技术

作者：王兆会, 孙文超, 王雪冰, 乔博锴,

关键词：预制裂隙, DIC技术, 表面应变场, 应变局部化, 裂隙扩展,

我国东部矿区相继进入深部开采阶段，裂隙发育程度升高，开采扰动效应增强，围岩控制难度增大。为研究含裂隙岩石破坏机理，提高深部围岩控制效果，采用单轴抗压试验结合DIC技术研究了裂隙倾角对类岩石试件力学特性、表面变形场、裂隙扩展路径的影响。结果表明：预制裂隙与翼裂纹产生剪切互锁效应，含裂隙岩石应力−应变曲线呈双峰形态；裂隙倾角增大，岩石弹性模量和损伤程度升高，单轴抗压强度先降低后升高；确定了单轴抗压强度与裂隙倾角的定量关系，定义了含裂隙岩石破坏优势倾角，张开型裂隙优势倾角为45°；含裂隙岩石变形局部化现象始现于裂隙尖端，拉应力主导型启动应力为初始屈服强度的80%，剪应力主导型降至60%；变形集中带扩展路径与表面裂隙一致，应变值达到5.0%时，岩石变形由局部集中向裂隙发育阶段过渡；预制裂隙倾角为60°和75°时，岩石发生拉剪混合破坏，其他角度发生拉伸破坏；拉伸裂隙孕育时间长，两侧特征点水平位移曲线相互分离，剪切裂隙孕育时间短，两侧特征点纵向位移曲线相互分离；构建了预制裂隙类岩石试件GBM模型，岩石内部微裂纹以拉伸型为主，剪切型微裂纹随预制裂隙倾角增大呈先增多后减少趋势；DIC技术可预判岩石起裂位置、时间和裂隙扩展路径，为深部岩石破坏防控提供前兆信息。

来源：2023年第10期

《煤炭科学技术》期刊编辑部

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