摘要：鉴于矿山工程领域的不断发展，矿山在开采过程中，不断在采场进行支架支护（加载）和开采（卸载）等作业，有必要对循环荷载作用下脆硬岩的强度特征及变形规律作研究分析。对辉长岩进行单轴直接加载和单轴循环加、卸载实验研究。分析辉长岩试样在不同方案下的循环加、卸载实验结果，与单轴直接加载进行抗压强度、弹性模量、峰后残余强度、应力-应变曲线等参数进行比较分析。实验结果表明：（1）辉长岩试件在加载过程中，辉长岩主要表现为脆性破坏，强度大，脆性显著；（2）循环加、卸载峰值强度比单轴直接加载强度高10%左右，但循环加、卸载比单轴直接加载峰后残余强度低20%；（3）在不同梯度循环加、卸载方案下，试样的抗压强度并无太大影响，试件弹性模量会随着循环加、卸载而变小；（4）同一辉长岩试件经过循环加、卸载后，第一次加载的曲线斜率明显比最后一次要高，岩样应变明显出现软化现象。脆硬岩基本力学参数对煤岩体动力学灾害的预测具有重要参考价值。

辉长岩来源于深部地壳，经侵入作用形成，分布十分广泛，岩石的密度较大，强度较高，是非常坚硬的岩石^[1]。对辉长岩进行岩石力学实验（单轴及循环加、卸载）的基础研究，可以更好的了解硬岩（辉长岩）的岩石力学特性。相比较于循环作用下软土的力学特性研究成果，脆性硬岩的研究相对较少。近年来，随着矿山和深埋洞室等岩体工程实践的发展，循环荷载作用下的岩石力学特征越来越受到重视和研究。

    岩石的单轴抗压强度力学实验研究能够测量岩石的抗压强度，也是目前国内外使用的最普遍基本的方法，但是在实际工程当中，对于深部开采岩体，如地下水电站，或是地下实验硐室等与岩体相关的实际工程当中，岩石单轴抗压实验研究就不能真实反映地质工程实际情况。论文所使用的硬岩（辉长岩）来自锦州深部地下岩体，经过高地应力开采后，运输到东北大学深部金属矿山安全开采教育部重点实验室，再进行岩样加工制作。对此辉长岩制作的样品进行加、卸载实验研究是非常有必要的。

    循环加、卸载力学实验与单轴直接加载实验相比，可以更好的体现出硬岩力学现象的本质。许多专家学者基于循环加、卸载实验方案在多领域进行了深入的研究^[3-6]，并取得了一定的影响,文献^[7]的研究表明，循环加、卸载实验中大理岩弹性模量随塑性变形的变化显著：文献^[8-9]的研究表明，循环荷载作用下花岗岩动力特性实验研究。对于辉长岩这种典型脆性硬岩，其高密度，高波速和高强度岩石，同样有必要对其循环加、卸载力学特性进行研究。

本文使用由东北大学和长春朝阳试验机厂联合研制的Rockman207岩石三轴试验机进行循环加、卸载实验研究，可以更好的对硬岩基础研究提供合理、真确、真实的岩石力学参数，对以后相关地下工程和实际应用提供数据参数支持。

2 实验过程

2.1 实验设备及岩样制备

    本实验是在东北大学岩石力学实验室进行的，如图1所示，试验机由东北大学和长春朝阳试验机厂联合研制的Rockman207岩石三轴试验机。计算机可通过变形控制和负荷控制准确控制试验的全过程。因此经过高精度标定过的Rockman207可以对岩石进行全方面的力学性能测试，并提供可信度较高的试验数据。最大轴向力输出为2000 kN，最大围压70 MPa。该设备采用由美国Micro公司生产的超小型位移传感器测量轴向变形，径向变形的测量支架和传感器由美国GCTS公司提供。传感器测量范围0-2 mm，精度可以达到0.05%，位移传感器克服了应变片易受温度影响和局部测量等缺点。