应力松弛岩爆试验及演化模型研究

针对硬岩应力松弛特性及岩爆研究的不足,对具有岩爆倾向性的辉长岩开展了单轴压缩应力松弛岩爆试验,得出了两类应力松弛规律和岩爆演化过程,建立了应力松弛模型,定义了应力松弛损伤变量,分析了应力松弛岩爆过程与机理.结果 表明,应力松弛岩爆过程可分为两类:第一类经过迅速衰减、逐渐衰减和稳定3个演化阶段,此类可能发生轻微到中等的局部岩爆,且集中在衰减阶段出现,最终趋于稳定;第二类经过逐渐衰减、迅速衰减和丧失3个演化阶段,全过程均伴随有轻微到中等岩爆发生,最终发生强岩爆或整体爆裂.整个应力松弛岩爆经历了裂纹萌生、扩展、贯通、爆开、颗粒和岩片弹射等复杂过程,直至最终发生整体爆裂.分数阶模型能较好反映第一类松弛演化阶段,其对预测分析符合此应力松弛规律的轻微到中等岩爆是适合的,但不能反映第二类松弛岩爆演化过程.依据定义的应力松弛损伤变量,第一类应力松弛岩爆过程经过加速损伤、缓慢损伤和稳定3个演化阶段,第二类经过缓慢损伤、加速损伤和失稳岩爆3个演化阶段.研究结果对岩爆机理、预测预警及硬岩长期稳定性分析等具有很好的指导作用.