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不同改性调控措施下强冲岩样应变型蓄能破坏过程能量演化差异性分析

强冲击倾向性；,改性,力学性质,能量调控,破坏模式

目前以能量“先积聚+后释放”为分析策略的冲击地压发生机理被众多学者所接受，基于现场已有的冲击地压防治手段，从防治的角度设计出冲击地压能量调控机制，即“先释放+后弱化”注水软化措施、“先释放+后引导”钻孔卸压措施和“先释放+后吸收”充填加固措施，为研究采动作用下强冲击倾向性岩层能量调控机制，基于岩石力学实验，分析不同改性调控措施下应变型蓄能诱发破坏岩样能量演化机制，揭示强冲击倾向性顶板岩样改性调控能量演化机制。结果表明：不同改性调控措施能有效改变调控目标岩样的物理力学参数，实现“硬岩软化或软岩硬化。不同改性调控措施下岩样同样经历初始压密阶段、弹性变形阶段、塑性变形阶段、屈服破坏阶段以及破坏后期阶段，其能量演化规律大致与完整自然状态下岩样相同，但在屈服破坏阶段以及破坏后期阶段均存在明显差异，这为冲击地压防止提供有利条件。通过分析不同改性调控措施下总应变量、弹性应变能和耗散应变能分别与应变的关系可知，可将弹性能耗比持续降低预示着岩样裂纹开始启裂与扩展，随后弹性能耗比出现突增，此时岩样已进入屈服阶段，预示着岩样发生失稳破坏，有效预测岩样屈服点。因此，将弹性能耗比发生连续降低作为不同改性状态岩样发生破坏的前兆判据，并通过计算能量转化效率，可在一定程度上表征岩石冲击倾向性。不同含水状态下岩样承载变形过程中易形成应力集中，容易诱导裂纹起裂和扩展并引起能量耗散。不同充填状态下岩样承载变形过程中充填材料与钻孔面耦合区域易形成应力集中，容易诱导裂纹起裂和扩展并引起能量耗散。钻孔充填固化体状态下岩样在变形过程中，充填固化体的孔洞周边虽然极易产生应力集中诱发裂纹开始起裂、扩展，但固化体起到了一定的支撑且缓冲作用，导致积聚在岩样中的弹性应变能缓慢释放。对比分析了不同改性调控措施下岩样冲击倾向性排序，进一步解释“先释放+后弱化”注水软化措施能量调控机制、“先释放+后引导”钻孔卸压措施能量调控机制和“先释放+后吸收”充填加固措施能量调控机制，但需重点关注“先释放+后弱化”注水软化和“先释放+后引导”钻孔卸压两个调控措施所存在的缺陷，最终可尝试对不同改性措施进行合理组合，并重点考虑进行梯度卸压方案，以避免区域内大范围卸压导致应力落差较大，进一步加剧岩体的不稳定程度。