摘要：为探究围压对含孔洞岩石力学响应与破坏特征的影响,采用离散元颗粒流程序PFC^(2D)建立完整、含圆孔、含方孔岩石数值模型,分别在单轴和4种围压条件下对3种岩石进行压缩试验,对不同加载状态下岩石的破坏模式、微观裂纹演化规律及抗压强度进行分析。结果表明,与完整试样相比,含孔洞岩石的抗压强度显著下降,含方孔试样的下降幅度比含圆孔试样略高;随着围压的上升,岩石的抗压强度升高,应力集中区向孔洞两侧迁移,且含孔洞岩石内部出现的岩石颗粒飞射现象愈发明显,表现出典型的岩爆特征;试样抗压强度随围压上升的增长幅度为完整试样>含圆孔试样>含方孔试样。

摘要：硬岩矿山巷道在机械冲击凿岩和炸药爆破的动力扰动作用下极易发生冒顶片帮和岩爆等动力灾害,研究巷道变形破坏机理的动载效应意义重大。为了弄清动力扰动下巷道围岩的力学行为,将硬岩巷道简化为岩石力学孔口问题,采用50 mm杆径的改进型霍普金森压杆实验系统对系列含孔洞板状砂岩进行了冲击加载实验,探索孔洞尺寸和形状对岩石动态力学参数、破坏模式及能量耗散特征的影响。研究结果表明:孔洞的存在对岩石的动态强度、动态弹性模量和峰值应变均具有显著的弱化作用。随着孔洞尺寸的增大,岩石动态力学特性参数显著降低;不同孔洞形状中,方形孔洞试样的动态强度和峰值应变最大,紧接着是马蹄形孔洞和圆形孔洞试样,而它们的弹性模量大小呈现相反的结论。岩石破坏形态方面,冲击作用下完整岩石和孔洞岩石分别发生劈裂拉伸破坏和拉剪破坏。另外,马蹄形孔洞试样能耗密度和分形维数同比最大,分别为1.94 J/cm^(3)和2.11 J/cm^(3),表明其破坏过程最为剧烈,而圆形和方形孔洞试样的破碎块度相差不大。该研究成果科学揭示了硬岩巷道围岩破裂特征,为硬岩巷道支护设计和岩石灾变防治奠定了重要理论基础。