煤炭科学技术

作者：郭纪哲, 冯增朝, 李学成,

关键词：岩石力学, 细观裂隙, 花岗岩, 直剪试验, PFC^3D模拟,

为了探究法向应力对岩石剪切过程中细观损伤演化的影响，开展了不同法向应力作用下的花岗岩直剪试验与PFC3D数值模拟试验，结合声发射信号监测及声发射信息特征值RA（上升时间与振幅的比值）与AF（声发射振铃计数与持续时间的比值）的分析，对花岗岩在不同法向应力作用下剪切变形过程中细观微裂纹及能量演化特征进行了研究，研究结果表明：基于平行黏结接触模型建立的PFC3D模型，不仅在宏观力学参数与破坏模式上与岩石物理试验相近，而且在岩石细观裂纹与能量演化规律上也与岩石物理试验基本一致；花岗岩剪切破坏过程中主要产生张拉裂纹，峰值应力点前产生的微裂纹只占裂纹总数的10%～30%，且法向应力越大，峰值应力点前岩石内部产生的微裂纹数量越少；花岗岩剪切变形过程中，声发射信号可以分为平静期、稳定期和加速期，法向应力越大，平静期越明显，即法向应力对岩石内部微裂纹的生成起抑制作用；随着法向应力的增大，花岗岩剪切破坏过程中，声发射累计振铃计数与岩石内部微裂纹总数均逐渐增大；随着法向应力的增大，花岗岩剪切破坏过程中产生的剪切裂纹数量及其占微裂纹总数的比例均逐渐增加；花岗岩剪切变形过程中外力做功转化为弹性能与耗散能，随着法向应力增大，岩石剪切破坏所需总能量逐渐增大，弹性能与耗散能近似线性增大，且其中耗散能所占的比例逐渐增大。

来源：2024年第5期

《煤炭科学技术》期刊编辑部

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