【摘 要】
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深部金属矿充填法开采不仅面临“三高一扰动”的复杂工程条件,同时岩石和充填体相互作用机理尚待深入研究。本文以岩石和充填体组合结构为研究对象,以揭示三轴作用下两种岩-充组合体的损伤破裂机理为目标,综合采用室内力学、声视学试验、理论分析和数值模拟等技术手段,围绕深部岩石与充填体的宏细观力学特性、能量耗散特征、破裂演化机理等内容开展深入的理论和试验研究。（1）针对两种岩-充组合体试件开展单轴和三轴压缩力学
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深部金属矿充填法开采不仅面临“三高一扰动”的复杂工程条件,同时岩石和充填体相互作用机理尚待深入研究。本文以岩石和充填体组合结构为研究对象,以揭示三轴作用下两种岩-充组合体的损伤破裂机理为目标,综合采用室内力学、声视学试验、理论分析和数值模拟等技术手段,围绕深部岩石与充填体的宏细观力学特性、能量耗散特征、破裂演化机理等内容开展深入的理论和试验研究。（1）针对两种岩-充组合体试件开展单轴和三轴压缩力学试验研究,定量表征了围压、体积分数与宏观力学特性的关系,同时构建了岩-充组合破坏强度模型,为细观损伤力学研究提供理论基础。（2）结合能量耗散理论、声发射监测以及高分辨率无损CT扫描技术,研究了声学和三维破裂特征之间的关系,分析了两种组合结构下岩石和充填体破坏机理响应特征,揭示了单一应力场下岩-充组合体的全应力-应变曲线细观损伤破裂演化全过程。（3）针对岩石包裹充填体结构的非线性本构特征,采用数值模拟和三轴循环加卸载试验研究,定量表征了循环次数、耗散能和剪切微裂纹占比之间的关系,揭示了体积分数和加卸载速率对岩-充组合体弹塑性转变特性的影响。（4）开展流固耦合三轴循环加卸载力学试验,结合水流扩散理论和力学定律,分析了岩-充组合体的变形和渗流特性,数字化表征了不同渗透压下岩-充组合体的声视破裂损伤指数,揭示了渗流对孔隙含水和裂隙导水性能的影响规律。（5）采用数值模拟手段研究了流固耦合效应下岩-充组合体的力学特性及破裂演化规律,基于孔隙水压对尖端裂纹动态劣化的影响,构建了基于孔隙损伤演化关系的流固耦合三轴作用下岩-充组合体的非线性损伤本构模型,揭示了渗透压对岩石和充填体组合破坏特性和相互作用机理的影响,提出了提高复杂应力路径下的深部充填法采场稳定性的建议。该论文有图115幅,表20个,参考文献256篇。
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