动载荷反复作用下节理裂隙岩体的动力学响应

在煤矿生产过程中，时常会发生冲击地压及煤与瓦斯突出等危机生命财产的重大灾害，这些灾害的发生都是与岩体的破坏失稳有关。通常岩体是含有大量节理裂隙的各向异性材料，且受到爆破开采或地震所引起的应力波或冲击波的反复作用，在此情况下应用传统的强度理论很难正确判断岩体工程结构的稳定性。岩体内部的节理裂隙对岩体的强度或稳定性起着决定性的作用，为了能准确地预判地下岩体工程结构的稳定性以减少岩爆及煤与瓦斯突出等灾害所造成的生命财产损失，我们选择了'动载荷反复作用下节理裂隙岩体的动力学响应'这一项目进行研究。该项目研究包括:在动载荷作用下，节理裂隙的扩展和连通规律；开采深度和节理裂隙的密度、方向及大小对岩体动态强度的影响；在爆炸载荷反复地作用下节理裂隙的损伤积累过程，及最终引发岩爆或煤与瓦斯突出的机理。本项目将采用数值模拟研究和实验研究相结合的方法进行。

本课题已发表和正在发表论文共52篇，其中41篇已经发表，8篇正在出版，3篇发表在一般会议。在国际核心期刊发表SCI论文9篇，EI论文38篇，此外还有正在评审的SCI 论文5篇；EI论文6篇；实用新型专利一项；现有研究生18人，已毕业8人，本项目超额完成了6篇论文的预定目标。取得了很多创新性的成果:（1）通过实验研究和数值模拟研究，给出了应力波入射角对裂纹起裂及扩展的影响规律；（2）给出了裂隙在爆炸动载荷反复作用下的扩展及破坏规律；（3）给出了共线裂纹在压缩载荷下的裂纹尖端应力强度因子的理论解，并建立了一个新的裂隙岩体在压缩载荷作用下的破坏准则，在无宏观裂纹的情况下，该准则就转化为了著名的库伦摩尔准则；利用该准则成功地解释了一些地球物理现象，如地球内部水平应力与垂直应力的比，在浅部区域分别在很广的范围，而在深部两者却趋于相等；（4）给出了材料不连续破坏如地下空间周边出现的分区破裂化等现象的机理，发现了缓慢卸载P-波能够在自由面附近诱发材料的不连续破坏的现象；（5）给出了裂纹在冲击载荷下的破坏规律。