高应力下岩石损伤破裂机制研究进展

随着我国隧道和地下空间迅速向深部发展，深入认识高应力下洞周围岩力学特性及损伤破裂机制对岩石地下工程施工设计和安全防护具有重要意义。从深埋岩石力学特性、声发射特征及损伤破裂机制等三个方面介绍了高应力下岩石损伤破裂机制研究进展，表明：1) 目前针对不同应力、加卸载速率等条件下的岩石变形、强度和破坏特征研究已相对成熟，但针对多场耦合等复杂环境下岩石力学特性及微细观破裂机制方面的研究还相对较少。2) 利用声发射特征参数变化规律来反演岩石破裂特征及前兆点预测的研究已较为成熟，但针对岩石峰值后残余阶段的声发射特征研究及利用声发射特征参数反演岩石损伤理论的归一化研究尚处于一个不断完善的探索阶段。3) 目前所建立的岩石统计损伤本构模型考虑了岩石材料的各向异性，使模型的计算结果更趋于实际，但大多仍处于理论阶段，有待结合室内或者现场试验验证。

随着我国经济建设需求快速增长和浅部资源逐渐枯竭矛盾的日益加剧，地下空间建设和深部资源开发不断向深地拓展， 持续突破新的深度极限已成为必然趋势[1] [2]。

深部资源开采或地下空间建设面临“三高一强扰动”的影响，即高应力的影响、高地温的影响、高渗透压的影响、工程剧烈扰动的影响，这些因素，与浅部相比，深埋岩石的损伤破裂特征更趋复杂，遭受的工程难题中存在的安全隐患更多，预测更难[3] [4]。因此，研究深埋岩石的损伤破裂机制，对维护深部资源安全高效开采和地下空间稳定可靠建设具有重要的指导意义[5] [6] [7] [8]。

谢和平等[9]根据深部岩体和围岩性质的应力状态和应力水平，将平均概念意义静水压力作为深浅分界线，从力学角度定义深度边界平均在750~800 m 左右。多位学者对深部复杂环境下的岩石损伤破裂行为进行了探讨， 刘月妙等[10]系统研究了甘肃北山深部完整岩石的基本物理力学性能和时温效应， 发现围压为10 MPa 和30 MPa 时的弹性模量随温度升高而升高， 至70℃左右时达到最高值， 此后随温度升高而稍有下降， 裂纹损伤应力明显线性下降， 而泊松比则明显线性上升。

王春等[11]通过深部岩石的三维高静载频繁动态扰动试验和理论研究， 显示所建立的岩石损伤本构方程拟合曲线与试验曲线有良好的一致性， 验证了损伤本构模型的有效性。

由爽等[12]研究了高应力高水压下深部花岗岩力学响应联动机制， 揭示了