锦丰金矿矿岩内部普遍存在裂隙,在外力影响下矿岩内部裂纹发育扩展贯通容易导致岩体失稳甚至工程坍塌等灾害。因此,探究含裂隙三维不规则矿岩的破坏力学特性,对于预测并控制裂隙岩体结构稳定性具有重要的意义。本文基于国家自然科学基金项目,以锦丰金矿150中段巷道矿体围岩内的砂岩为研究对象,通过XRD分析,SEM-EDS观察,micro-CT扫描对砂岩的组构特征进行了系统研究;综合物理试验、数值模拟和理论分析相结合的方法,首先对不同载荷条件的含裂隙不规则相似模拟试件进行单轴压缩试验;然后结合数字图像处理技术及重构算法在RFPA^3D中建立了基于不规则砂岩真实细观结构的数值模型,并对其破裂过程进行了模拟研究;最后利用声发射损伤理论及分形理论对三维含裂隙不规则矿岩的损伤演化特征进行研究,并提出了一种基于Weibull分布的修正声发射损伤公式。主要研究成果如下:(1)砂岩的主要矿物组分为以石英为主的脆性矿物,粘土主要成分为伊利石。研究区砂岩孔隙类型主要是粒内孔及粒间孔,内部微裂隙较发育,砂岩基质的孔径主要以微-纳米尺度分布。砂岩样品具有非均质性、压实及连通性差的特点。(2)对不同载荷条件下含裂隙砂岩相似模拟试件进行单轴压缩试验,发现多接触点试件的平均抗压强度最大为1.683 MPa,点对点试件的平均抗压强度最小为1.163 MPa;试件破裂均以翼型裂纹扩展为主,但不同载荷的试件翼型裂纹扩展路径出现向高应力区偏折的现象。(3)对多种载荷条件的含不同裂隙倾角的砂岩试件进行数值试验,发现同载荷条件下砂岩试件的单轴抗压强度会随着裂隙倾角的增加先减小至45°倾角后增加;不同载荷条件下倾角为90°的点对面试件抗压强度最高为118.3 MPa,倾角为45°的点对点试件抗压能力低至33.5 MPa。(4)不同几何参数的非贯穿裂隙在弹性阶段萌生裂纹的过程与波传动特征相似,新生裂纹数量沿裂隙贯穿面向裂隙未贯穿面递减;裂隙几何参数对砂岩破坏影响大小依次为:深度>长度>张开度;与规则试件相比,深度对于点对点试件强度影响更大。(5)基于Matlab开发了多维分形维数计算程序,利用矿岩内部提取出的裂隙定量表征了含裂隙矿岩细观尺度的损伤演化特征,发现试件损伤分形维数随矿岩破坏程度的提高而增大,分形维数可以作为较好的评价矿岩破坏程度的指标。通过修正的声发射公式对砂岩试件损伤分析,发现不同裂隙倾角的砂岩进入塑性阶段的损伤阈值在0.2-0.4之间。