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摘要
地下工程岩体普遍处于水压力和地应力环境中，引发涌突水等事故，严重影响地下工程的安全稳定性。为研究水压力与地应力对岩石能量耗散和破坏特性的影响，利用自主研发的高水压高地应力岩石动力学试验系统，设置多组水压力和轴向静应力用于模拟地下水压力和地应力环境，对岩石进行冲击试验。基于试验得到的入射波、反射波与透射波计算岩石的耗散能，研究岩石能量耗散率与水压力与轴向静应力的关系。对冲击后的岩石试件进行筛分，计算其质量分形维数，用于表征岩石试件的破坏程度，研究水压力和轴向静应力对岩石分形维数的影响规律。改进孔隙裂纹扩展模型，研究岩石微裂纹扩展的变化规律，探索水压力与轴向静应力对岩石破坏特性的影响机理。结果表明，岩石能量耗散率随水压力的增大呈现先上升后下降的变化趋势，表明水压力对岩石能量吸收起到先促进后抑制的作用。能量耗散率随轴向静应力的增大持续增加，表明轴向静应力有利于增强岩石的能量利用率。相同轴向静应力工况下，岩石的质量分形维数随水压力的增加逐渐减小，即其破坏程度不断降低；相同水压力情况下，质量分形维数随轴向静应力的增加逐渐增大，即其破坏程度逐渐提高。改进的孔隙裂纹扩展模型可以直观表征水压力对微裂纹扩展的影响；水压力的增加抑制岩石动态微裂纹的扩展，降低岩石的宏观破坏程度。
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