基于颗粒离散元法的岩性巷道围岩声发射特性与能量演变研究

本文主要探讨了基于颗粒离散元法在不同岩性巷道围岩声发射特性和能量演化规律的研究。研究团队通过对巷道围岩进行钻孔取样和实验，采用离散单元法的颗粒流程序建立了单轴压缩数值模型，以获取岩石的微观力学参数。他们针对三种岩性——硬岩、软硬互层和软岩，构建了颗粒流分析模型，深入分析了这些岩性在单轴压缩试验以及在巷道开挖扰动下的声发射特性及其能量变化。 在单轴压缩模型下，发现硬岩的声发射事件数量明显少于软岩，这表明硬岩的稳定性较高，声发射活动相对较少。值得注意的是，硬岩的最大声发射事件通常发生在峰值强度之后，且在峰值强度出现之前，大部分外部作用力转化为应变能，反映出其能量转化过程的特性。 然而，当巷道开挖扰动发生时，声发射特性和能量演化规律与岩性关联密切。硬岩巷道的声发射事件数最少，意味着其对开挖扰动的响应较弱；而软硬互层和软岩巷道的声发射活动显著增加，尤其是软岩巷道，其释放的动能最大，表明软岩巷道围岩的变形更为严重，可能预示着更高的潜在风险。 该研究的结果对于理解巷道开挖对岩体稳定性的影响，预测和控制矿井开采过程中的动态行为具有重要意义。通过分析不同岩性的声发射特性，可以为岩体稳定性和支护设计提供科学依据，有助于提升矿井开采的安全性和经济效益。此外，研究方法本身也展示了颗粒离散元法在地质工程中的应用潜力，为岩体力学和地下工程领域的进一步研究提供了新的视角和技术支持。