非线性卸荷速率下的硬岩破坏特性与裂纹演化规律

孙 浩， 朱东风， 金爱兵， 陈帅军

(1.北京科技大学 金属矿山高效开采与安全教育部重点实验室， 北京 100083； 2. 北京科技大学 土木与资源工程学院， 北京 100083)

地下隧(巷)道、硐室等工程开挖破坏岩体完整性，平衡打破致使原岩应力重分布，表现为某个或几个方向的应力释放.由于开挖改变附近岩体赋存环境，不同卸荷速率变化方式的力学过程导致其应力变化过程更加复杂，会对地下工程开挖的稳定性产生显著影响.因此，岩体工程开挖卸荷一直是岩石力学及其工程应用相关领域的焦点问题[1-3].

国内外学者利用室内试验和数值模拟等手段，针对岩体卸荷问题开展了一系列研究.在室内试验研究方面，Chen等[4]针对砂岩开展不同初始围压作用下的卸荷试验研究，发现围压增大导致裂纹体积应变减小，且较高卸荷速率则容易引起冲击地压.Wang等[5]通过研究英安岩的卸荷破坏特征，认为卸荷破坏是拉应力通过裂纹分支传递、微裂纹相交而形成一个或多个宏观裂纹的过程.许文松等[6]通过真三轴扰动卸荷岩石测试系统，分析不同应力路径的能量积聚型和应力集中型物理模型，发现在同一围压下岩体卸荷比加载更容易导致模型试件破坏，且破坏强度仅是加载时的80%.

室内试验存在操作复杂、重复性差等弊端，因而越来越多学者利用数值模拟手段开展更复杂条件下硬岩宏-细观破坏特性研究.数值模拟主要有连续方法和离散单元法，但连续方法……