循环加卸载条件下花岗岩力学特性及疲劳损伤演化研究

杨计先，罗明坤，张晓悟，黄 宁，侯胜军

1. 山西潞安环保能源开发股份有限公司 漳村煤矿，山西 长治 046031；2. 中国矿业大学 矿业工程学院，江苏 徐州 221116；3. 煤炭资源与安全开采国家重点实验室，江苏 徐州 221116；4. 重庆天府矿业有限责任公司 三汇二矿，重庆 合川 401535 )

地下采矿活动破坏了原本平衡的原岩应力场，使围岩应力重新分布[1]。邻近区域的各种采掘活动导致围岩体受到循环载荷作用。大量研究表明，岩石在循环加卸载作用下的力学响应和变形特征与单调载荷作用下完全不同[2-4]。循环载荷作用下围岩体强度弱化是引发巷道变形破坏[5]、诱发矿震[6]、引起突水[7]的主要原因，因此研究岩石在循环加卸载作用下的变形特征和力学属性演化规律是非常必要的。

对于岩石的循环加卸载研究，谢和平[8]等通过对砂岩进行单轴压缩循环加卸载试验，研究了岩体内可释放应变能、耗散能、卸荷弹性模量及卸荷泊松比的变化规律，给出了复杂应力条件下卸荷弹性模量的变化公式，建立了岩体单元的整体破坏准则；谢和平[9]等通过对不同岩石进行不同应力水平下的单轴压缩一次加卸载试验，分析了弹性能密度和总输入能密度之间的线性函数关系，提出了储能系数( 不同应力水平下弹性能密度和总输入能密度的比值 )为定值的线性储能规律；赵军[10]等对花岗岩进行了3点弯曲单调加载、峰前循环加卸载和峰后循环加卸载试验，并监测了岩石声发射参量，提出循环加卸载使得岩石强度弱化，岩石变形存在记忆性和滞后性，同时每次循环加卸载时会形成一个“滞回环”；……