1、目的及意义

石膏矿在世界上分布广泛，遍布于五大洲60多个国家和地区，资源丰富，储量巨大。世界石膏储量约为24亿t，美国和加拿大的储量占其中的49%，英、法、德诸国的储量也占重要地位，西班牙、意大利、南斯拉夫、希腊、俄罗斯等国的储量也具有一定的规模。中国石膏矿资源非常丰富，分布广泛，已发现矿产地600多处，据国家建筑材料工业局地质研究所1986年预测，中国石膏矿E级储量资源6658亿t, F级储量资源可达76 492亿t。截止1996年底止，在23个省、自治区中，已有探明储量的矿产地共有169处，其中:大型矿79处、中型矿34处、小型矿56处;累计探明石膏矿石储量B C D级579亿t,除历年消耗矿石储量近3亿t左右外，全国保有石膏矿石储量B C D级576亿t,居世界第1位。

近年来，我国经济的发展带动了石膏工业和石膏矿山的建设，全国各地石膏矿山和加工企业星罗棋布，以石膏为主要原料的各类新型建材发展拉动了我国石膏工业的发展。中国国家墙体改革的方向是:逐步淘汰粘土砖，大力发展和推广使用高效能、轻质抗震、施工简便、造价适中的轻型复墙板，并要求到本世纪末，中国石膏建筑制品要占建筑材料的60%左右(目前仅占10%左右)。若按此计算，仅此一项，中国届时的石膏需求量就将需要1600万t。石膏不仅是重要的工业原料，也是新型建材与装饰的主要材料。它在国民经济的发展、人民生活和现代化建设中占有重要地位。用石膏制作的板材、墙体构件等建筑制品，具有质轻、抗震、隔音、隔热、阻燃、装饰性能好，便于高效机械化生产，提高施工速度等诸多优点，已成为一种发展迅速的新型建筑材料，需求量日益增长。此外，石膏在造纸、油漆、橡胶、化工、塑料、纺织工业中用作填料。在农业上用石膏做钙、硫养料，可提高农作物产量，石膏还广泛应用于医药、食品、制作模型及艺术品等诸多方面。随着中国经济的发展和人民生活居住等条件的逐步改善,无疑中国的石膏工业将进入一个迅速发展的新阶段，其发展前景十分广阔。

但是，近十几年石膏矿山在急功近利和“肥水快流”的错误思想指导下，资源开采由于缺乏合理规划，各类型矿山均留有大量重叠采空区有待治理。每年都有石膏矿采空区发生冒顶、塌陷等事故，造成人员及财产的大量损失。石膏矿采动动力灾害所出现的动力扰动荷载中，除了开挖爆破、机械凿岩、地震等强动力扰动荷载外，还有相当一部分属于低频周期动力荷载，如远处爆源所传来的应力波、局部采空区坍塌或重型设备的低频振动等等。低频周期扰动荷载传播距离较远、携带能量高，容易触发高应力围岩变形破坏，但其触发岩爆的机制十分复杂，

目前尚未形成清晰而统一的认识。因此，开展相关基础研究，深入推进动力扰动触发岩爆的机制研究，对于深部岩体工程的工程设计与灾害防控具有重要的现实意义与学术价值。

2. 研究的基本内容与方案

2、基本内容

2.1研究方向

针对深部岩体扰动破坏问题，学者们开展了深入的研究工作，取得了诸多有益成果。例如，唐礼忠等在电液伺服试验机上对深部大理岩进行了高应力下单轴小幅循环动力扰动试验；Eberhardt 等通过单轴循环加、卸载试验研究了脆制和断裂损伤准则；徐速超等研究了矽卡岩单轴循环加、卸载下的强度和变形特征，发现其在循环加、卸载作用下具有反凯撒效应，且随加、卸载次数增加费拉西蒂比减小；尤明庆等对大理岩进行复杂应力路径下的加载试试验，提出大理岩在单轴循环加、卸载条件下的峰值强度强化比例；周家文等将向家坝砂岩单轴轴循环加、卸载试验结果与岩石内部微裂纹细观力学分析相结合，认为岩石宏观的力学特性取决于内部微裂纹的细观力学响应。李夕兵等研制了基于霍普金森杆的岩石动静组合加载试验系统，对冲击荷载与静载组合作用下的岩石强度特性、破碎和能量规律进行了分析；宫凤强等利用改造的霍普金森杆动静组合加载试验装置，开展了三维动静组合加载下砂岩力学特性试验研究；左宇军等通过周期循环荷载试验认为不同静载条件下岩石的破坏形态具有差异性，同时塑性滞回圈也表现出先疏后密再疏的变化。

从已有的研究中可以发现：（1）既有的循环加、卸载的动力扰动实验大多都是单轴实验，三轴加载下的扰动实验还比较少见。（2）既有的动静组合岩石力学试验大多侧重于花岗岩、砂岩，而对我国资源储量极其丰富的石膏矿的力学特性试验的研究仍有很大的空白。（3）既有的动静组合加载实验多是针对强动力扰动条件的实验，对于低频振动特别是低频周期扰动的实验研究成果还很欠缺。针对以上问题，本文通过研究低频周期扰动下石膏矿岩体的力学特性，揭示石膏矿岩的破坏模式和演化机理，为解决我国大量石膏矿采空区的问题提供理论依据。

2.2实验内容