充填体–围岩组合体三轴力学行为数值模拟试验分析

分析充填体与围岩相互作用机理是地下矿山充填采场稳定性评价关键。以空场嗣后充填采场为物理原型，将充填体与围岩协同考虑，概化出了充填体-围岩组合体实验室尺度模型，基于RFPA3D构建了具有一个粗糙接触面、两种灰砂配比、四个接触面倾角和三种围压的充填体-围岩组合体三轴压缩试验数值分析模型，系统分析了组合体的三轴应力应变曲线、强度、破坏模式、破坏过程与声发射演化规律，并通过组合体静力学分析模型和文献对比方法验证了结果的可靠性。研究结果表明，充填体-围岩组合体在三轴压缩下的变形、强度特征和破坏模式与接触面倾角、围岩和灰砂配比有关联关系；应力-应变曲线可分为压实、弹性、屈服、应变软化和残余应力五个阶段，不同阶段的声发射特征变化明显；充填体-围岩组合体三轴抗压强度随围压的增加呈线性增加；当接触面倾角为45°和60°时，组合体破坏发生在接触面和充填体区域。当接触面倾角为75°和90°时，充填体、接触面和围岩区域均有破坏。研究结论可为地下充填采场的稳定性分析提供理论依据。