矿业安全与环保

作者：雷瑞德, 黄凌, 胡超, 周林森, 赵鹏程

关键词：裂隙砂岩, 双轴加载, 颗粒流模型, 声发射, 裂纹分类

为探究侧压对裂隙岩石破裂演化过程的影响，利用声发射监测技术和离散元模型对不同侧压作用下微裂纹破裂机制进行研究。构建了考虑矿物组分的离散元细观数值模型，分析了岩石加载过程中微裂纹破裂力学行为，量化了3种侧压条件下裂隙砂岩声发射信号多重分形特征。结果表明，裂隙砂岩整个受载变形破裂过程分为微裂纹闭合阶段、裂纹萌生阶段、裂纹缓慢扩展阶段、裂纹匀速扩展阶段和裂纹加速扩展阶段；随着侧压的增大，砂岩试样的贯通失效模式由裂纹主导向局部剥落破坏转变，且剥落范围逐渐增大。另外，拉伸裂纹和剪切裂纹对应的起裂应力水平逐渐增高，同时，拉伸裂纹占比小于剪切裂纹。随着应力水平的增高，平均频宽(Δα)呈现出先降低后增高的趋势；平均频宽差(Δα0)与频谱测度子集(Δf)呈现出相反的演化趋势。当应力水平小于0.8σc时，Δα0大于0，砂岩试样以小破裂尺度信号为主；当应力水平大于0.8σc时，Δα0由正值逐渐变为负值，砂岩试样以大破裂尺度信号为主。

来源：2025年第5期

《矿业安全与环保》期刊编辑部

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