矿业安全与环保

作者：邓博知, 蒯振敏, 聂百胜, 莫连红, 蒋长宝, 彭守建, 柳先锋, 刘鹏, 焦冰洋

关键词：砂岩, 应力状态, 能量, 声发射, 剪切裂缝

深部岩石处于真三轴应力环境，岩石的应力状态主导其变形破坏特征。为研究砂岩在不同应力状态下的破坏形式和能量演化规律，开展了不同最小主应力下的砂岩加载试验，并监测其声发射信号，分析砂岩的应力—应变关系和能量演化规律，讨论砂岩破裂机制对应变能类型及其演化的影响规律。结果表明，随着最小主应力的增大，砂岩峰值强度和残余强度随之增大，破坏前总应变能、弹性能和耗散能也随之升高，其中耗散能的比例随之增大。通过计算并绘制声发射波形上升时间与振幅的比值(RA值)、声发射计数与持续时间的比值(AF值)之间的关系曲线，以及观察裂隙形态发现，在最小主应力较低时砂岩为拉—剪复合破坏，随着最小主应力的增大逐渐以剪切破坏为主。在砂岩开始加载至破坏全过程中，耗散能和塑性剪切应变能曲线呈正相关关系，破坏前随着最小主应力的增大，曲线由非线性向线性转化，意味着塑性剪应变能逐渐主导能量的耗散；破坏后曲线呈线性增长趋势，这可能是因为此时能量耗散都由宏观破坏面滑移摩擦所导致。研究成果揭示了深部动力灾害的能量演化机制，可为灾害预警及防控提供理论基础。

来源：2026年第1期

《矿业安全与环保》期刊编辑部

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