Page 170 - 《爆炸与冲击》2025年第6期

第 45 卷 第 6 期 爆 炸 与 冲 击 Vol. 45, No. 6
2025 年 6 月 EXPLOSION AND SHOCK WAVES Jun., 2025

DOI：10.11883/bzycj-2024-0466

缓倾结构面岩体在梯度应力作用下的岩爆模型 *

3
1,2
1,2
3
1,2
吝曼卿 ，卢祥龙 ，夏元友 ，张 兰 ，廖 奇 ，杨 涛 1,2
（1. 武汉工程大学资源与安全工程学院，湖北 武汉 430073；
2. 武汉工程大学磷资源开发利用教育部工程研究中心，湖北 武汉 430073；
3. 武汉理工大学土木工程与建筑学院，湖北 武汉 430070）
摘要： 深部开挖引起的围岩梯度应力和岩层天然赋存的缓倾硬性结构面是影响岩爆特性的重要因素。借助气液
复合加载的岩爆模拟装置，对预制含不同硬性缓倾结构面大尺寸（400 mm×600 mm×1 000 mm）类岩体试件进行了三向
加载-单面卸载的应力梯度加卸载岩爆试验，通过数字图像相关（digital image correlation，DIC）、声发射、红外辐射和高
速摄影等多种监测手段，研究了含缓倾结构面试件的岩爆演化特征及破坏机制。研究结果表明：缓倾结构面的存在对
试件的破坏模式具有控制性作用，在极大程度上制约了岩爆坑的边界与形态，并加速了岩爆的发生；验证了试件发生
岩爆的位置主要分布在试件结构面之间的区域，且该区域的红外辐射值和 DIC 应变场在破坏之前显著高于卸载面其
他位置；随着缓倾结构面倾角的增大，试件声发射峰值能量和累计能量均随之增大，产生的剪切破坏占总破坏比例上
升，孕育的岩爆烈度增强。
关键词： 岩爆；缓倾结构面；梯度应力；破坏特征；声发射；数字图像相关
中图分类号： O383; O346; TD452 国标学科代码： 13035; 13015 文献标志码： A

Model experimental investigation on the effects of rockburst on gently
inclined structural planes under gradient stresses

1,2
1,2
1,2
3
3
LIN Manqing , LU Xianglong , XIA Yuanyou , ZHANG Lan , LIAO Qi , YANG Tao 1,2
（1. College of Resources and Safety Engineering, Wuhan Institute of Technology, Wuhan 430073, Hubei, China;
2. Engineering Research Center of Phosphorus Resources Development and Utilization of Ministry of Education,
Wuhan Institute of Technology, Wuhan 430073, Hubei, China;
3. College of Civil Engineering and Architecture, Wuhan University of Technology, Wuhan 430070, Hubei, China）

Abstract: The gradient stresses in the surrounding rock caused by deep excavation and the naturally occurring slow-dipping
hard structural planes of the rock are critical factors influencing the characteristics of rockburst.Through triaxial loading-
unidirectional unloading tests conducted on large-scale (400 mm×600 mm×1 000 mm) artificial rock specimens containing
prefabricated hard slow-dipping structural planes using a gas-liquid composite loading rockburst simulation system, this study
systematically investigated rockburst evolution mechanisms and mechanisms of damage. A multi-modal monitoring approach
incorporating digital image correlation (DIC), acoustic emission (AE) detection, infrared thermography, and high-speed
photography was employed to capture critical parameters including energy released patterns, surface infrared radiation
characteristics, DIC strain field evolution, and crack propagation dynamics during rockburst development. The results of the
study show that the presence of the slow-dipping structural plane has a controlling effect on the damage pattern of the
specimen,greatly constrains the boundaries and morphology of rockburst craters, and accelerates the occurrence of rockburst. It

* 收稿日期： 2024-11-28；修回日期： 2025-02-25
基金项目： 国家自然科学基金（52174085，42077228）；武汉工程大学研究生创新基金（CX2023177）
第一作者： 吝曼卿（1983－ ），女，博士，教授，manqing_lin@foxmail.com
通信作者： 卢祥龙（2000－ ），男，硕士研究生，luxiao77789@163.com

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