为探明非均质岩石受载拉伸破裂的宏观物理力学特征，设计并开展了岩石单轴劈裂试验，通过采集岩石变形特征、声发射参数和表面温度场特征，从而分析、揭示非均质岩石劈裂过程中变形协调性与临界能量分布、断裂特征以及局部应力阶段下的临界特征。研究中通过定量计算获得了花岗岩的变形空间变异性特征，并针对不同变形协调性花岗岩在加载过程中声发射Ib值、临界能量分布以及RA（上升时间/幅值）-AF（平均频率）特征参数、破裂断面形貌进行了相关分析，试验结果表明：（1）可采用岩石90%峰值应力水平的变形空间变异系数评价区分岩石变形协调的差异性，其与试样抗拉强度近似呈负相关关系；（2）声发射Ib值随加载过程呈现“波动-上升-跌落”变化趋势，不同变形协调性的试样在不同应力水平下的声发射占比规律不同，变形协调性越好，声发射事件增长规律越稳定；（3）不同变形协调性花岗岩劈裂破坏过程具有自组织临界特征，全过程和局部应力阶段下的花岗岩能量概率密度函数服从幂律分布，且随着变形协调性变差，加载后期局部应力阶段下的幂律分布曲线逐渐向全过程幂律曲线逼近。（4）不同变形协调性试样的RA - AF值的变化规律相似，但变形协调性越差的试样在破裂时抗拉强度低、变形空间变异系数大、多发生小尺度张拉破裂、断面粗糙导致JRC大、所释放的能量也较小、更容易进入临界状态，而岩石变形协调性越好则相应特征恰好相反。基于上述研究表明，可实时监测深部巷道围岩多点应变规律，将变形空间变异系数突增的点作为巷道张拉破裂的预警信息。

1试验背景及相关参数分析理论
1.1 工程背景
1.2 岩石试样制备
1.3 试验设备及加载方案
1.4 试验参数计算和分析方法
2 非均质岩石变形协调性定量表征
2.1 非均质岩石变形空间变异性
3 非均质岩石局部应力下的临界状态分析
3.1 非均质岩石声发射计数特征
3.2 不同变形协调性声发射Ib值特征
3.3 不同变形协调性岩石声发射能量特征
3.4 非均质岩石声发射能量分布概率
3.5 非均质岩石局部应力阶段的临界特征
4 非均质试样断面形貌形貌特征
4.1 非均质岩石破裂形态分析
4.2 基于RA-AF值的破裂特征
4.3 试样劈裂断面粗糙度系数
5 非均质岩石拉伸破裂孕育讨论
6 结论

纪洪广,付桢,张月征,等.非均质岩石劈裂条件下临界能量分布及其断裂特征[J/OL].煤炭学报,1-17[2024-07-30].https://doi.org/10.13225/j.cnki.jccs.2024.0432.