单轴应力下石灰岩静态破碎裂纹演化规律及其应用实例

本文主要探讨了单轴应力状态下石灰岩体在进行静态破碎过程中的裂纹演化规律及其在实际工程中的应用。研究者通过对200毫米×200毫米×200毫米的立方体石灰岩试样，使用真三轴岩石力学试验机进行实验，结合声发射空间定位技术，对裂纹的起裂位置、扩展特征以及动态变化进行了深入分析。 首先，实验结果显示，在单轴应力的作用下，裂纹起源于钻孔的中下部，并形成两组对称分布在孔壁附近的裂纹，这两组裂纹大致沿着直线分布。裂纹的扩展表现出明显的阶段性特征，经历了一个先快速生长而后缓慢下降的过程。在这个过程中，前生成的裂纹扩展速度较快于后生成的裂纹，且裂纹的扩展速度在不同方向上存在差异，即沿孔轴方向的扩展速度大于垂直于孔轴的方向。 进一步，基于弹性力学和断裂力学理论，研究者构建了一个模型，描述了静态破碎剂作用力与裂纹扩展半径之间的关系，并通过实验数据验证了模型的有效性。这种理论模型对于理解和预测静态破碎过程中裂纹的动态行为至关重要。 最后，研究成果被成功地应用于某高瓦斯矿的强制放顶工程中，通过确定合适的静态破碎参数，实现了预期的工程效果，证明了这种方法在实际工程中的可行性与经济效益。这项工作不仅深化了对石灰岩体静态破碎裂纹行为的理解，也为优化此类矿山开采技术提供了科学依据和技术支持。 本文的研究成果对于指导石灰岩体在单轴应力下的静态破碎过程，特别是在复杂地质条件下进行的强制放顶工程具有重要的理论价值和实践意义，为提高矿山开采的安全性和效率提供了有力的技术支撑。