金属矿山

作者：王雄,刘小宇袁超马志敏

单位：1. 内蒙古丹蒙得煤业有限责任公司,内蒙古鄂尔多斯017200;2. 西安科技大学理学院,陕西西安710054

关键词：裂隙类型, 倾角, 力学特性, 破坏机制, 离散元模拟 ,

基金：国家自然科学基金项目(编号:42401163,12472406);陕西省自然科学基金青年项目(编号:2024JC-YBQN-0273);陕西省教育厅专项基金项目(编号:23JK0536)。

岩体失稳通常从裂隙处开始,不同类型裂隙和角度对其破坏特征具有显著影响。 通过原岩预制不同裂隙倾角模拟实际岩体的结构效应,开展了裂隙砂岩三轴压缩和数值模拟试验,研究了张开/ 闭合裂隙倾角及围压对砂岩力学特性和破坏模式的影响规律。 结果表明:①随着闭合裂隙倾角增大,岩样峰值应力与弹性模量先减小后增大;随着围压增大,闭合裂隙岩体弹性模量与峰值应力均增加。 ②张开/ 闭合裂隙砂岩峰值应力与破坏过程产生的微裂纹占比呈正相关,即砂岩承载能力越强破坏过程中产生的微裂纹数量越多,破裂程度越剧烈,表明微裂纹占比可以作为量化模型试样内部损伤程度的重要指标。 ③垂直加载方向的闭合裂纹压缩后尖端闭合,其尖端应力集中程度小于砂岩颗粒不均匀性引发的应力集中程度,进而导致其破坏模式和峰值应力与完整岩样接近;而垂直于加载方向的张开裂隙压缩后尖端产生严重的拉应力集中,尖端首先产生沿压缩方向扩展的拉伸裂纹,导致其峰值应力较小。 上述研究揭示了不同倾角下张开/ 闭合裂隙岩体变形破裂机理,可为裂隙岩体工程灾害防治与安全评价提供理论依据。

来源：2025年第7期

《金属矿山》期刊编辑部

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