工程岩体一般由岩石基质和结构面构成,是具有各向异性的非均匀地质体。巷道开挖和服役过程中由于节理、裂隙扩展诱发的冒顶和片帮等事故时有发生,造成严重的人员伤亡和经济损失。开展巷道节理岩体破裂机理与围岩定向加强支护方法研究,对确保巷道围岩稳定性,保障矿产资源安全高效开采具有重要的理论意义和工程价值。本文以三山岛金矿-780m水平巷道交叉型节理岩体为研究对象,采用力学试验、理论计算和数值模拟等手段研究交叉型节理岩体在采动作用下的力学行为特征及裂纹起裂-扩展机理,探讨了交叉型节理岩体的止裂控制方法,取得了以下主要研究结论和成果:(1)开展交叉型裂隙岩石单轴压缩试验,得到了交叉型裂隙花岗岩峰值强度和起裂应力的变化规律,发现单裂隙岩石试样强度普遍大于交叉型裂隙岩石,试样强度随裂隙倾角呈类“V”型变化。试验中当预制裂隙倾角为60°时,岩石强度达到最低;主裂隙对岩石强度的影响更明显,是岩石破裂的主要控制因素。(2)开展声发射监测试验,以声发射振铃计数确定裂隙起裂应力,获得了裂隙端部起裂应力随倾角的变化规律。当裂隙夹角一定时,岩石试样的起裂应力随主裂隙倾角增加而先减后增;单裂隙岩石试样的起裂应力随倾角的变化更为显著;主裂隙倾角为45°时,岩石试样最易发生起裂破坏。(3)借助非接触表面应变场(DIC)装置,研究了交叉型裂隙岩石试样的起裂规律与裂纹分布形态,发现起裂裂纹主要以翼型或反翼型分布,且以张拉型裂纹为主。揭示了裂隙岩石破裂具有显著方向性的特征。交叉状态下主裂隙是裂隙端部起裂的主控因素,次裂隙对裂纹具有一定的导向作用。(4)基于畸变能理论建立了裂纹起裂模型,提出基于该模型的起裂判据:1)单轴压缩状态下,裂纹沿裂隙尖端畸变能最大的方向起裂。2)当裂纹尖端畸变能到达岩石材料储能的最大临界值时,裂隙扩展。采用理论计算与数值模拟的方法验证了最大畸变能准则对单裂隙和交叉型裂隙岩石试样起裂判定的适用性和准确性。(5)提出了考虑优势结构面产状与巷道走向等地质信息的巷道节理岩体定向局部加强支护方法。将基于最大畸变能准则的起裂判据嵌入FLAC3D程序,以岩石破裂特征和裂纹扩展路径为依据,开展了含单结构面和交叉型结构面巷道围岩的止裂控制方法研究,确定了最优的节理岩体定向加强支护方式。支护后岩石峰值强度提高,相同外载荷作用下的岩石破裂程度降低。岩石止裂控制方法的研究为现场支护方式优化提供了科学依据。(6)建立了考虑地应力和优势结构面空间分布特征的巷道模型。基于数值模拟方法,对比分析了不同支护状态下的围岩变形规律。以三山岛金矿深部-780m水平巷道节理岩体为研究对象,基于止裂控制方法,确定了空间定向加强支护方案,利用采动应力监测数据对围岩稳定性进行评价,验证了定向加强支护方法的良好锚固效果。