煤田地质与勘探

作者：张慧梅, 李曾乐, 陈世官, 袁超, 郑世航,

关键词：高寒地区, 冻融循环, 岩桥长度, 力学特性, 声发射特征, 破坏模式,

目的为探究高寒地区含岩桥裂隙岩体的变形破坏机制，对含不同长度岩桥裂隙岩样开展冻融循环作用的力学特性试验。方法通过试验研究归纳不同冻融循环次数、岩桥长度共同作用下岩体静态强度的劣化特性，并结合声发射技术及电镜扫描试验深入探讨裂隙演化特性及破裂模式，进而揭示不同岩桥长度下冻融岩体宏细观破坏机制。结果结果表明：(1)随冻融循环次数增加，短岩桥岩样的质量和纵波波速损失率越大，峰值强度和弹性模量逐渐降低，且冻融循环前期劣化速率显著高于后期；相同冻融循环次数下，岩样底端与岩桥下部裂隙间距过短导致岩样整体强度降低，不同岩桥长度岩样的峰值应力表现为完整岩样最高，50 mm岩样次之，40 mm岩样最低。(2)含岩桥岩样的累计振铃计数表现为50 mm岩样最高，40 mm岩样最低，与峰值应力呈正相关，与冻融循环次数呈负相关。(3)声发射b值总体保持波动变化，冻融循环使得b值下降点前移，对应产生岩石大尺度裂隙。(4)宏观上，冻融循环作用后岩桥尖端微裂纹分布方向随机性增强，致使中部岩桥更难发生贯通破坏，破坏模式由单一破坏模式向张拉−剪切复合破坏转变；微观损伤模式从胶结物破坏转向矿物颗粒破碎，且破碎带范围持续扩大，表明随冻融循环次数增加，岩样结构致密性显著降低，颗粒间裂隙网络化贯通并诱发胶结矿物显著剥蚀，导致颗粒黏结力系统性丧失。结论调控岩桥长度是提升寒区岩体抗冻融性能的关键，优化的岩桥长度能有效缩减裂隙端部应力集中区范围，减缓冻融劣化进程。工程实践中，应调控岩桥长度以平衡抗冻能力与力学稳定性，并加强裂隙端部监测，抑制应力集中导致的快速劣化。

来源：2025年第11期

《煤田地质与勘探》期刊编辑部

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