基于细观特征分析的单节理岩石破裂机理研究.PDF

第33 卷 第3 期 采矿与安全工程学报 Vol.33 No.3 2016 年05 月 Journal of Mining Safety Engineering May 2016 文章编号：1673-3363-(2016)03-0528-071 基于细观特征分析的单节理岩石破裂机理研究 柴金飞，高永涛，吴顺川，周喻，高艳华，郭超 (北京科技大学土木与环境工程学院，金属矿山高效开采与安全 教育部重点实验室，北京 100083) 摘要 为揭示不同节理方位对岩石破裂机理的影响，利用 PFC 软件模拟岩石裂纹孕育、发展和贯 通过程中产生的大量声发射数据，基于矩张量理论、P-T 图法和 T-k 图法研究了岩石破裂各阶段 中声发射事件的空间位置、破裂方位、破裂类型、应力状态、矩震级等破裂参数及其演变规律。 试验结果表明：1) 岩石破裂方位受加载方向和节理方位影响，当节理方位与加载方向呈一定夹角 时，主压应力分量逐渐分布在与节理方位对应的P-T 图位置附近。2) 线性张拉破裂所占比例随节 理角度的增大而减小，线性剪切破裂、混合破裂和双力偶剪切破裂所占比例随节理角度的增大而 增大。3) 张拉破裂主要分布于节理面上，其矩震级(能量)较小；剪切破裂和混合破裂主要分布于 节理面与临空面的交线上，其矩震级较大。运用矩张量理论、P-T 图法和 T-k 图法可有效掌握岩 石破裂机理及其宏观演变规律，可为分析岩体稳定性及其发展趋势提供一种新的技术手段，是传 统分析方法的有效补充。 关键词 节理岩石；声发射；矩张量；破裂类型；破裂方位 中图分类号 TD 45 文献标志码 A DOI 10.13545/ki.jmse.2016.03.023 Research on single jointed rock failure mechanism based on mesoscopic characteristics analysis CHAI Jinfei，GAO Yongtao，WU Shunchuan ， ZHOU Yu ，GAO Yanhua，GUO Chao (School of Civil and Environmental Engineering，Key Laboratory of High-Efficient Mining and Safety of Metal Mines ， Ministry of Education ，University of Science and Technology Beijing ，Beijing 100083 ，China) Abstract Based on moment tensor theory, P-T diagram method and T-k diagram method, the fracture parameters and their evolution such as spatial position, fracture azimuth, fracture types, stress state and moment magnitude were analyzed to reveal the rock failure mechanism of triaxial compression under the condition of different confining pressure with a large number of acoustic emission (AE) data in the process of generation, propagation and coalescence of cracks simulate