摘要

充填体的破坏是影响矿山安全稳定的重要因素。为研究充填体的破坏特征,通过室内实验、机器学习层次聚类分析及数值模拟等方法,对矸石胶结充填体(GCPB)裂纹演化的全状态进行了研究。结果表明:特征键(微裂纹)平均键长能量分别超过35/50/60/150 ms·mV时, GCPB试样宏观主裂纹面出现,且主裂纹破坏面随水泥(PC)掺量的增加由张拉破坏面向剪切破坏面转变;破坏过程中特征键子集尺度Ω与损伤变量D之间呈负线性关系,Ω值可表征充填体损伤演化程度;在应力达到峰值应力和破坏后残余强度前键长值特征空间相关长度ξ表现为明显增长,为充填体宏观损伤的开始及第一次破坏结束的前兆特征;通过PFC数值模拟,可以有效观测到裂纹类型和变化规律,与聚类结果有着较好的一致性。