深部高应力岩体开挖卸荷往往会在洞壁附近产生应力集中和应变能积聚的现象，当聚集的应变能超过岩体的储存极限时，就会引起岩爆等岩石非线性动力破坏现象，对人员安全造成严重的威胁。
近年来，采矿工程和地下隧道中岩爆发生的频率明显增加，其影响因素非常复杂[1-3]，例如施工方式、围岩应力状态、岩体结构及其性能等。学者们对岩爆孕育过程、发生机理进行了深入研究，探讨了不同环境岩体的岩爆特征[4-8]，发现岩爆大多发生在高应力环境下的坚硬岩体中，剧烈程度与围岩应力集中的程度密切相关，并将洞壁切向应力σθ和岩石单轴抗压强度σc比值作为岩爆的重要判据之一。
随着对岩爆测试系统研究的逐步加深，针对岩爆问题开展的室内试验由单轴压缩试验过渡到假设σ2=σ3的常规三轴试验，再到能三向加载的真三轴试验，更准确地模拟了原岩受力状态[9-14]。例如许文松等[15]采用真三轴卸荷扰动岩石测试系统对大理岩进行小主应力单面卸荷加卸载试验研究，采用不同应力加卸路径模拟能量积聚型和应力集中型2种物理工程破坏模型，更加准确地评价巷道开挖面附近围岩的稳定性;胡杰等[16]开展了各向异性层状砂岩应变岩爆试验，在真三轴应力状态下单面卸荷，对比4种层理倾角的砂岩岩爆烈度与破坏特征;这类试验以围岩单元体进行分析，很好地反映了局部岩爆行为，却无法较为准确模拟围岩的整体结构响应和空间分布特征。因此，采用和现场几何形状、环境相似的岩石试件模拟岩爆，能更准确反映岩爆动态发展过程;如宫凤强等[17]采用真三轴试验系统对含直墙拱形孔洞的红砂岩立方体试样进行试验，对试验过程中孔洞侧壁破坏过程、破坏特征进行了分析，并与同等深度的圆形孔洞洞壁破坏进行了对比;HU X C等[18]利用钻孔的矩形棱柱花岗岩试件研究隧道岩爆响应特征，以声发射参数表征岩爆过程能量变化，定量研究围岩的开裂机制;但是，针对高应力巷道岩爆的发生过程及时空演化规律还需进一步研究，对于消除岩爆灾害，提高岩爆的预测和控制具有重要参考意义。
声发射信号可以反应岩石中裂隙的发育、扩展、成核到最终破坏的情况，热成像技术常被用于监测应力岩石的温度变化[19-20]。众多学者通过试验声发射、热成像等参数分析岩石破裂形态与损伤演化规律，CHANG S H等[21]利用声发射的矩张量分析方法研究了三轴加载条件下岩石损伤和破坏机理;何满潮等[22]进行室内瞬时岩爆模拟试验，结合声发射频值等参数研究花岗岩岩爆能量变化;刘善军等[23]为研究岩石加载过程表面红外辐射温度场演化的定量分析方法，引入分形、熵和统计学理论，提出用特征粗糙度、熵和方差作为指标定量描述岩石加载过程中红外辐射温度场的演化特征;吴贤振等[24]在提出“红外温变场(ITVF)”概念的基础上，对岩石破裂失稳过程中红外温度场的瞬时变化特征进行讨论;然而，声发射和红外热成像技术在室内岩爆模拟试验中相对较少采用，以AE和热成像等参数反映孔洞岩爆过程中围岩破裂灾变的时空演化规律研究仍需要继续开展。
笔者利用真三轴扰动卸荷岩石测试系统开展岩爆模拟试验，借助微型摄像机、声发射(AE)系统和红外热像仪等监测系统展现岩爆孕育到孔洞坍塌的全过程，分析不同侧向应力下岩爆的破裂形态与能量变化，探讨岩爆过程中的声发射时序、时频及时空演化特征，研究热成像温度运移与围岩屈曲破坏之间的关系，为揭示岩爆的时空演化规律提供科学依据。
1 试验方案
1.1 试样制作
以岩爆倾向较为明显的花岗岩为试验材料，建立了巷道岩爆模型。为减少试件离散性引起的试验误差，试件取自同一块原岩，加工成100 mm×100 mm×100 mm的立方体，保证试件端面不平行度和不垂直度小于0.02 mm，然后在试件中心钻取直径30 mm，深度为100 mm的贯通圆孔。在试验前，进行一系列单轴压缩和巴西劈裂等试验获得花岗岩材料的基本物理参数见表1。
表1 花岗岩材料的基本物理参数
Table 1 Basic physical parameters of granite specimen
密度/(g·cm-3)纵波波速/(m·s-1)横波波速/(m·s-1)孔隙率/%泊松比单轴抗压强度/MPa弹性模量/GPa2.645 6703 5410.450.27220.9626.8
1.2 试验设备及方法
试验采用真三轴扰动卸荷岩石测试系统，该装置3个方向的加载系统可独立控制，对竖向最大施加5 000 kN载荷，两个水平方向最大施加3 000 kN载荷，可进行单轴、双轴、三轴试验，加载过程通过全数字伺服测控器控制。声发射信号监测选用软岛DS5声发射系统，配合6个声发射探头采集信号，为尽量减少噪音影响，门槛值设定40 dB，声发射采样频率范围设定1 kHz～1 MHz，声发射信号分析软件实时记录AE事件、能量、振幅等参数，并根据采集参数进行三维定位。红外测试系统选用MISSCNR600型号的红外热像系统，测试波段7～14 μm，热灵敏度0.06 ℃，在30 ℃时，最小焦距0.3 m，图像频率25 Hz。采用自制的微孔摄像头实时监测记录孔洞内部破坏情况以有效地捕捉试件从微裂隙发育到最终发生宏观破坏的响应特征，试验设备如图1所示。
图1 试验设备
Fig.1 Test equipment
在试验前保证试样和仪器与周围环境温度一致，试验过程保证试验室封闭，通过断铅试验对岩样进行声速标定。试验设备安装时，在夹具表面均匀涂抹润滑油，声发射探头涂抹耦合剂，从而减小摩擦等因素造成的试验误差。试验开始时，将加载设备与监测设备同时开启，保证时间单位统一，声发射探头位置及仪器安装如图2所示。
图2 试验装置安装示意
Fig.2 Test device installation diagram
巷道开挖导致围岩表面岩体从三向受力状态转变成近似单向或双向受力状态，从而致使应力重新调整并出现局部集中现象，当切向应力集中超过岩体强度，多余的应变能会剧烈释放出来，发生岩爆事故[18];为了模拟巷道开挖岩爆破坏现象，试验选择双轴加压方式，保持一定侧向载荷σv，不断增加竖向载荷σh。
图3 试验加载路径及围岩平面应力分布
Fig.3 Test loading path and stress distribution of surrounding rock plane
分别进行侧向压力保持在5,10,15,20,25,30 MPa的6组加载试验，试验采用负荷控制，加载速率为0.1 MPa/s，具体加载应力路径为:同时开始加载σh及σv至设定的侧向压力值时，保持σv不变，继续加载σh至试件发生宏观破坏后停止试验，加载路径如图3所示。图中，σr,σθ和τrθ分别为围岩径向应力、切向应力和剪应力，R为圆孔半径;r为岩体单元到圆孔中心距离;θ为岩体单元与水平方向夹角。
2 试验结果分析
2.1 孔洞破坏过程
微孔摄像机完整地记录了围岩颗粒弹射到孔洞坍塌破坏的全过程。本文以侧向载荷为15 MPa的S-15试件为例，如图4所示，分析岩爆的演化过程。
模型破坏过程大致可分为4个阶段，平静期、颗粒弹射期、稳定破坏期、全面崩塌期。初始加载较长的时间内洞壁并未发生明显变化，孔洞处于稳定状态。在竖向载荷为66.41 MPa时，开始间歇性出现小颗粒弹射，进入颗粒弹射期，应力集中强度低，弹射颗粒的尺寸和速度较小;竖向加载到91.12 MPa时，左壁出现小岩片弹射，孔壁未产生明显裂隙，弹射的小岩片弹射方向和速度随机。当竖向载荷增大到107.01 MPa时，进入稳定破坏期，左壁局部岩板向外曲屈折断为上下两岩片，岩片裂缝中间弹射出小颗粒，随后竖向载荷达到116.81 MPa，折断的下部岩片突然失稳滑落，以此为基点，左侧围岩开始沿轴向屈曲板裂化破坏，圆孔表面片状剥落伴随连续颗粒弹射，逐渐形成“V”型坑，右壁开始出现小面积破坏，如图4(f)所示。理论上，左右两侧载荷相同，破坏情况相同，但是由于自然岩体的各向异性和试件磨削精度等因素影响，试验过程无法达到完全理想情况，与GONG F Q等[25]试验洞壁破坏情况相似。
图4 S-15试件破坏过程
Fig.4 Test failure process of specimen S-15
当竖向载荷增加到148.02 MPa时，左侧洞壁从“V”型槽中间不断爆裂喷射出颗粒、岩片，导致“V”型槽的宽度和深度增大，伴随噪声和大量雾状粉尘，同时右侧破坏区部分贯通，并持续发展。竖向载荷增加到166.73 MPa时，左壁破裂岩板已完全剥落，粒径不一的岩屑持续弹出，右壁破坏区沿轴向方向完全贯通，但在176.70 MPa时，弹射的颗粒和粉尘大量减少，岩爆活动减弱。竖向载荷为177.82 MPa，进入全面崩塌期，“V”型槽受压开始变形，179.53 MPa时，洞壁两侧“V”型凹槽附近的岩块内折突起，随后试件失稳破坏，完成整个模拟试验。
2.2 孔洞破坏演化特征
假设圆孔围岩视为均质、各向同性的连续性介质，围岩受力和变形简化为平面应变问题，如图3所示，计算任一点的应力[26]为
(1)
在非静水压力下，由式(1)可知围岩最大切应力位于两帮的中点位置，r=R，θ=0°，σθmax=3p-q，所以围岩两侧中部压应力集中最大，首先发生板裂屈曲岩爆。
在试验中，随着竖向载荷不断增大，围岩裂隙开始发育，切应力逐渐集中，储存的能量较小;进入颗粒弹射期后，洞壁开始出现小颗粒弹射，且弹射的颗粒粒径逐渐变大，围岩未出现明显的曲屈变形，但是围岩内已经开始产生拉裂破坏，形成一排甚至多排的新生拉裂纹，这些裂纹不断扩展，成核，靠近洞壁表面的裂纹贯通后形成一定厚度的岩块或岩片。发展到稳定破坏期时，在切向应力的进一步作用下，围岩积聚的弹性应变能增加，当超过岩体的承受能力时，围岩局部出现曲屈变形，岩板折断，伴随持续的颗粒弹射。随着载荷的增加，岩爆破坏区沿圆孔轴向方向扩展，破坏深度增加，逐渐形成“V”型岩爆带，试验典型的板裂与“V”型岩爆坑如图5(a),(b)所示，与深部巷道工程板裂化破坏及岩爆破坏情况相似，图5(c),(d)。孔洞两壁岩爆带都完全贯通后，围岩逐渐稳定，岩爆活动减弱，弹射的颗粒和粉尘大量减少。在高应力作用下，“V”型凹槽受挤压开始变形，当围岩应力无法调整平衡时，出现大岩块的突出或洞壁围岩大面积变形，随后孔洞失去承载能力失稳坍塌。
图5 试验和工程现场的板裂与“V”型岩爆坑情况[27-28]
Fig.5 Slab cracking and “V” shaped rock burst pit inlaboratory and engineering sites[27-28]
岩体破坏时广义H-B岩体强度准则，表达式为
(2)
其中，σ1,σ3为最大、最小主应力;σc为单轴抗压强度;m,s,a均为反应岩体特征的经验参数，取a=0.5，s=1，且洞壁σ3=0，围岩曲屈破坏时满足:σθmax=σ1=σc。说明孔洞周边围岩切向应力达到单轴抗压强度时发生破坏，但本文在试验中围岩曲屈破坏时，σθmax≈(1.38～1.85)σc，这也与前人研究结果相符[18，25]，原因可能是孔洞具有一定曲率，试件破坏受到尺寸效应和强度效应的影响。
2.3 不同侧向载荷下破坏阶段分析
对试验过程中各阶段持续时间以及应变特征进行分析见表2，发现各阶段的时间和应变量随载荷的变化趋势与岩体的承载能力有较好的相关性，如图6所示。
随着侧向载荷增大，平静期的持续时间和应变量增加，围岩积累的弹性应变能增加，侧向载荷促进了围岩内部微裂隙的压密闭合，裂纹的发育贯通受到限制，使得颗粒弹射时间滞后，σv=30 MPa时，平静阶段时间最长，颗粒弹射期最短。颗粒弹射期持续时间逐渐变短，应变减小，因为随着侧向载荷的增加，平静期积聚的能量显著增加，在进入颗粒弹射期后能量释放更加集中，岩爆发生进程加快，颗粒弹射到岩板屈曲破坏发展更为迅速，平静期与颗粒弹射期持续时间呈负相关。一定范围内，稳定破坏期持续时间随侧向载荷的增大逐渐增大，在侧压20 MPa时持续时间最长，占加载总时间的48.77%，但侧压超过20 MPa后，稳定破坏期持续时间开始变短，表明较高的侧压开始促进岩石的破坏，岩爆能量释放率更大，进而诱发突发性强，破坏性大的岩爆灾害。不同侧向压力下全面崩塌期持续时间都较短，在高应力状态下，围岩一旦出现大变形，孔洞也就随之失去承载能力。各阶段时间和应变特征对实际工程中判断岩爆孕育和巷道的失稳坍塌有一定的参考意义。
表2 各阶段结果统计
Table 2 Results of each stage
编号峰值载荷/MPaσθmax/σc平静期时间/s应变/10-3颗粒弹射期时间/s应变/10-3稳定破坏期时间/s应变/10-3全面崩塌期时间/sS-5155.451.85489.126.0893.094.6160.211.412.12S-10166.621.75620.3011.5700.224.0320.251.519.16S-15179.631.38664.1012.1404.892.3718.715.714.24S-20206.691.40750.2215.6350.812.0950.905.920.45S-25190.281.44825.1116.3325.531.7730.664.518.93S-30165.771.721 192.0416.8175.140.8276.862.89.82
图6 峰值载荷和破坏各阶段时间曲线
Fig.6 Peak load and duration of each stage of failure
岩体的峰值强度呈现先增大后减小的趋势，表明侧向压力在一定程度上对围岩的承载能力起到先增强后弱化的效果。所以应力集中在一定范围内时，侧向载荷有利于增加围岩的承载能力，降低岩爆发生的风险，但是侧向载荷高于临界值时，应力集中的水平较高，此时会降低围岩的稳定性，一旦岩爆发生，会释放更多的弹性应变能，岩爆更加剧烈。所以在工程建设时考虑侧向载荷对围岩稳定性的影响也至关重要。
2.4 岩爆过程的声发射时空演化规律
虽然微孔摄像机和试验机的应力应变测量系统可以观察到岩石的宏观破坏，展现孔洞内颗粒弹射，岩片剥落等破坏过程，但岩石内部的损伤无法很好的体现出来。声发射参数能够准确表征岩石中的微观破坏规律，通过分析声发射时序、时频、时空演化特征来研究孔洞岩爆过程。
声发射参数只表示数学上意义，不能代表岩体破坏实际能量大小。不同侧压条件下模型声发射特征大致相似，选择两组典型试验进行分析，如图7所示。S-10在σh为62.1 MPa以前围岩中存在裂隙压密和发育，振铃计数率和累计能量较小。σh加载至约62.1 MPa时，洞壁表面颗粒开始弹射，振铃计数率明显增加，信号强度增强。持续加载70 MPa后，洞壁表面围岩开始曲屈变形，岩片剥落，局部岩爆发生，持续有声发射信号出现，伴随累计能量阶梯式增长，围岩积聚的弹性能大量释放。竖向载荷到159.6 MPa时，右侧岩爆带基本贯通，岩爆开始往深部发展，导致声发射振铃计数率开始不断陡增。竖向载荷增加到163.5 MPa左右，声发射信号经历了一段平静期，与上文分析中岩爆带形成后岩爆活动逐渐减弱，出现平静期的情况吻合，在165.4 MPa时，振铃计数率突然小幅增加，持续19 s左右后，孔洞坍塌。
图7 声发射振铃计数率、累计能量、竖向载荷与时间关系曲线
Fig.7 Relationship curve of AE ringing count,cumulative energy,verticall load and time
S-25试件在加载82.0 MPa时，开始出现小颗粒弹射，声发射振铃计数率间断出现。竖向载荷增加100.0 MPa后，围岩开始曲屈变形，间断有局部岩爆发生，声发射振铃计数率反复升高后降低，呈现出多峰状态，累计能量计数阶梯式增长。在179.5 MPa左右，孔洞两侧的岩爆带基本形成，岩爆向围岩深部发展，产生强烈的声发射信号，累计振铃计数率陡增。竖向载荷为186.3 MPa后，振铃计数率进入平静阶段，继续加载到188.0 MPa时声发射信号再次小幅出现，持续18.56 s后应力跌落，试件破坏。
在平静期时，由微裂隙活动产生的振铃计数率较弱。持续有声发射信号出现，信号强度相对增加，累计能量稳定增加，岩爆进入颗粒弹射期。随着应力集中，岩爆进入稳定破坏期，声发射振铃计数率反复升高后降低，呈现多峰状态，累计能量阶梯式增长。剧烈岩爆后，声发射经历一段平静期进入全面崩塌期，振铃计数率小幅增加并持续一小段时间，孔洞坍塌。振铃计数率和累计能量变化特征可以分析岩爆的阶段信息，判断围岩是否处于危险状态，剧烈岩爆后的平静期可作为预测孔洞坍塌破坏的预警信号。
用快速傅里叶变换(FFT)可以对非平稳声发射信号进行综合分析，获得二维频谱图来研究主频在损伤演化过程中的变化规律，声发射主频与岩石内部开裂过程相关，高频声发射信号源自小尺度裂纹，大破裂对应低频声发射信号[29]。做出S-10，S-25主频竖向载荷与时间的关系，重点研究颗粒弹射期与稳定破坏期主频特征，如图8所示，在孔洞破坏过程中声发射信号主频分布范围0～500 kHz，统计分析主频的分布规律以及变化过程，可为岩爆过程提供额外的定量信息。
图8 声发射主频、竖向载荷与时间关系曲线
Fig.8 Relationship curves of main frequency,verticall load and time
S-10在62 MPa前AE信号在低频(0～90 kHz)、中频(90～200 kHz)、高频(300～500 kHz)都有分布，频值较为分散。在进入颗粒弹射期以后，AE信号持续出现，低频占声发射信号1.8%，中频为47.8%，高频50.4%，表明颗粒弹射期以中小破裂为主。竖向载荷为132 MPa进入稳定破坏期后，AE信号较为密集，低频信号比例增加，中频信号比例基本不变，高频信号比例降低，大尺度岩爆活动增加，围岩板裂化破坏，但在洞壁岩片剥落后，岩爆带破坏加深，喷射出雾状颗粒，以中小型破裂为主，所以在稳定破坏期以中频和高频占主导地位。随着岩爆的剧烈发生主频由分散态趋于聚集态。
S-25在颗粒弹射期，低频比例为1.9%，中频为72.9%，高频为25.2%，以中小尺度破坏为主，到稳定破坏期各频段AE信号均较为密集，中频和低频比例升高，高频比例明显下降，随着载荷的增大，岩爆中等尺度损伤破坏更加密集，大尺度破坏比例增加。S-10模型侧压为10 MPa，岩爆过程中频和高频占主导地位，破坏以中小尺度破裂为主，S-25处于高侧压25 MPa环境下，在颗粒弹射期与稳定破坏期都是以中频为主，岩爆大多数为中等尺度破坏，比S-10破坏程度更高，破裂尺度更为集中，侧压较大的情况下，应力集中高，容易诱发突发性强，能量释放剧烈的岩爆。
岩石内部裂纹发育扩展，以弹性波的形式释放能量被声发射探头接收到，可以通过传感器接收P波到达的时间差反演破裂源的位置。为了更直观反应岩爆过程，对反演结果进行范围筛选，主要体现出S-15试件孔洞附近的定位点演化特征。
在平静期，定位点主要源自原生裂隙的闭合与发育，声发射信号弱，定位点随机分布，主要集中在围岩表面，如图9(a)所示。
图9 S-15声发射时空演化特征
Fig.9 AE space-time evolution characteristics of specimen S-15
颗粒弹射期开始后，围岩颗粒弹射引起定位点增多，随机分布，但定位点开始由表面向内扩展，因为在切向应力的作用下，靠近洞壁围岩已经产生的裂纹贯通后形成一定厚度的岩块或岩片，并且声发射事件在左壁出现局部集中，如图9(b)所示。
在稳定破坏期，少数声发射信号分布在围岩顶部和底部，左侧的定位集中区事件数首先增多，与图4(d)围岩曲屈的位置大致对应。随着载荷的增大，孔洞表面裂纹贯通，围岩曲屈，以此为基点，定位点沿轴向扩展，两侧定位点大量增加，范围逐渐增大并向围岩深部发展，形成两条明显的集中条带，与“V”型岩爆坑对应。
孔洞坍塌后的定位点如图9(d)所示，试件发生宏观破坏，破裂带沿岩爆坑扩展，形成“X”型剪切破裂面，定位点集中区与模型主破裂面基本吻合如图9(e)所示。在高偏应力场作用下，巷道周围会形成蝶形高剪切应力区[30]，该区域内的岩体与应力状态满足摩尔-库仑剪切破坏条件而遭到破坏，因而形成以圆孔为中心的“X”型共轭剪切破裂。
2.5 红外热成像温度运移规律
在孔洞右侧围岩对称取边长为10 mm的正方形区域作为研究对象，分析岩爆过程中围岩的热成像温度运移规律及其破裂前兆响应特征。
采用图像差值算法对红外热像进行去噪处理，进行热辐射温度场的空间演化分析。
gk(x,y)=fk(x,y)-f1(x,y)
(3)
式中，k为红外热像序列指标;fk(x,y)，f1(x,y)分别为从第k幅和第1幅热像图中提取的各个像素点温度值构成的矩阵;gk(x,y)为每幅热像与第1幅热像的差值矩阵。
以试件S-25红外热像数据为例进行研究，探讨岩爆过程红外空间分布状态及运移规律。平静期，试件所受载荷相对较低，孔洞左右两侧受力均匀，围岩未出现应力集中，表面温度场表现为整体低温状态，如图10(a)所示。
图10 红外热成像温度场运移规律
Fig.10 Temperature migration pattern of infrared thermal image
在颗粒弹射期，孔洞受到的外界载荷增大，围岩整体温度升高，且随着载荷的增加出现升温集中现象，并且洞壁有携带一定能量的细小颗粒弹出，致使围岩温度场靠近围岩侧出现部分低温点，如图10(b)所示。
稳定破坏期，应力集中在孔洞两侧，平行于最大主应力方向，高温集中区域愈发明显，主要出现在围岩浅部位置，向内呈现波形递减趋势，如图10(c)所示。切向应力增大致使围岩压致张裂，形成板状劈裂，体积膨胀产生吸热的热弹效应[31]，所以板岩间温度略微降低，呈现高温嵌套低温条带，如图10(d)所示。随着竖向载荷的增加，应力集中区温度整体升高并开始向内扩展，如图10(e)所示。孔洞表面岩板屈曲破裂后，出现岩片剥落伴随颗粒弹射现象，表面温度相对降低，应力集中向自由面转移，新的自由面温度随之升高，所以出现围岩浅部温度下降，高温区向深部运移的现象，如图10(f)所示。剧烈岩爆时，岩爆坑不断加宽加深，围岩释放大量能量，岩爆坑深部岩板折断、岩体摩擦，颗粒喷射，热成像温度整体呈高温状态，岩爆坑深部温度相对浅部更高。如图10(g)所示。
全面崩塌期，孔洞坍塌前，岩体受挤压变形，岩石发生大量摩擦，应力集中于“V”型岩爆坑深部，温度急速升高，温差变化大，整体热成像如图10(h)所示。试件无法承受外界载荷时，岩石集聚的能量突然释放，模型发生宏观破坏，孔洞整体升温，高温区沿岩爆坑深部扩展，通过上文讨论，模型破坏时理论上呈现“X”型共轭剪切破裂，但试验过程中存在误差，主剪切破面呈现“X”的一部分，出现“v”型“y”型或者贯穿型斜剪破坏，如图10(i)所示，破坏面沿岩爆坑深部扩展，形成近似“v”型高温剪切带。
在工程施工时，可以通过热辐射温度识别应力集中区域，并根据围岩具体情况设定预警值，围岩浅部温度升高并向内扩展时，要及时对围岩采取卸压和补强支护等措施，防止剧烈岩爆的发生。
3 结 论
(1)巷道围岩破坏可分为4个阶段。在平静期开始孕育，随着储存的能量增大，开始出现颗粒弹射;发展到稳定破坏期时，围岩曲屈变形，岩板折断，岩片剥落伴随剧烈的颗粒弹射，形成“V”型岩爆带;随着载荷的增加，经历一小段平静期，围岩变形，岩爆带附近岩块内折突起，随后巷道失稳坍塌。
(2)随着侧向载荷的升高，模型在平静期积累的弹性应变能增加，颗粒弹射期持续时间变短，能量释放率增大，岩爆进程加快，稳定破坏期持续时间随侧向载荷的增大先增加后减小，与岩石的峰值强强度变化趋势一致;侧向载荷的升高对围岩承载能力起到先增强后弱化的效果。
(3)平静期，由微裂隙活动产生的声发射信号较弱，振铃计数率和累计能量较低，主频分散，定位点随机分布，主要集中在洞壁;随着载荷增加，进入颗粒弹射期，声发射信号持续出现，累计能量稳定增加，主频由分散态趋于聚集态，定位点开始由孔洞表面向内扩展并出现局部集中;在稳定破坏期，振铃计数率呈现多峰变化，累计能量阶梯式增长，低频比例增加，高频比例降低，定位点沿孔洞轴向扩展，再向深部扩展;全面坍塌期，振铃计数率小幅增加，“V”型岩爆带形成后的一小段声发射平静期可作为孔洞全面崩塌的前兆信号，试件破坏后定位点形成以孔洞为中心的“X”型共轭剪切破裂。
(4)随着竖向载荷的增大，围岩应力集中区域红外温度场整体温度逐渐升高，呈现高温区嵌套低温条带的特点，浅部围岩片状剥落后，温度降低，高温区由浅部向深部运移，在孔洞整体失稳坍塌前，岩爆坑深部温度急剧上升，随后以此为基点形成高温剪切破裂带。
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