岩土力学 ›› 2026, Vol. 47 ›› Issue (10): 3424-3438.doi: 10.16285/j.rsm.2025.1147CSTR: 32223.14.j.rsm.2025.1147
刘刚1, 2, 3,张琪琪1, 2,曾泓1, 2,王淼4,杨兴洲1, 2
LIU Gang1, 2, 3, ZHANG Qi-qi1, 2, ZENG Hong1, 2, WANG Miao4, YANG Xing-zhou1, 2
摘要: 地质环境和开采扰动因素导致岩体应力具有非均匀性的特征,局部区域应力呈现差异较大的现象,且应力随着采动呈现循环加卸载的特征。为探究非均匀循环应力下砂岩的力学特性及声发射特征,开展不同非均匀应力下砂岩的循环加卸载试验,分析砂岩非均匀循环应力下力学参数和声发射特征参数关系,探索砂岩非均匀应力循环加卸载过程中的裂纹演化特征及能量演化规律。研究结果表明:砂岩非均匀应力作用下低应力区域在破坏前出现弹性回弹,导致应力下降。非均匀循环应力路径劣化了砂岩力学性能及破坏模式,劣化应力状态为D-G-Z>G-D-Z>D-Z-G(D、Z、G分别代表低应力、中应力、高应力区域)。非均匀循环应力下砂岩破坏时模量显著降低。声发射能量呈阶梯式演化,声发射计数表现为“密-疏-密”特征。b值异常变化可以作为非均匀应力下岩石破坏的前兆特征。非均匀应力状态对砂岩试样裂纹扩展路径具有决定性因素,D-Z-G应力状态下,以剪切裂纹为主;G-D-Z应力状态下,以拉伸裂纹为主;D-G-Z应力状态下,以复合裂纹为主。能量曲线图呈U形趋势,且最终破坏高应力区域能量呈主导作用,中应力区域呈辅助作用。研究为深部开采围岩稳定性分析提供了理论依据。
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