随着社会的进步和国民经济水平的不断提升,地下交通建设和各种新能源的开发利用成为当今时代的主题之一,而这些领域的进展均涉及到岩石破碎问题,如何高效、安全地将岩体破碎并保证作业空间的稳定性是岩石破碎工程的首要任务。近年来,电磁辐射作为一门探测技术越来越得到人们的重视,运用监测手段预测机械破岩时岩体的破裂和失稳程度,并选取安全有效的破岩器械和方式将变得十分重要。本文运用理论分析和试验研究方法,对单轴载荷作用下岩石破碎的电磁辐射特性进行了深入研究,主要内容和结论如下:(1)应用岩石破碎学和弹塑性力学理论,分析了压头静力侵入岩体时的应力分布情况和破岩机理,探讨了岩石破碎时电磁辐射的演化过程、产生机理和影响因素,得到了电磁辐射信号和岩石破坏各阶段存在较强的对应性,为试验研究与结果分析提供了一定的理论依据。(2)采用RMT-150C岩石力学试验系统和KBD5电磁辐射监测与数据处理系统,开展了单轴载荷作用下混凝土和硬脆性花岗岩试样破碎的电磁辐射特性试验。结果表明:混凝土和花岗岩试样破坏过程中会产生电磁辐射现象,且电磁辐射信号随着加载速率的增大而逐渐增强;不同压头破岩产生的电磁辐射信号存在差异,其中,十字型压头信号最强,一字型压头次之,球型压头最弱。(3)通过试验过程中电磁辐射与声发射信号的对比分析,得出了岩石破裂过程中电磁辐射和声发射信号之间的相似性以及二者产生机理和演化规律的差异性。电磁辐射和声发射与岩石受载变形及破裂程度具有各自的对应关系,运用电磁辐射和声发射技术同时监测能更有效地预测岩石的真实破裂过程。(4)运用分形-岩石力学理论对试验所得的电磁辐射脉冲信号进行分析和处理,得出混凝土和花岗岩试样受载破坏过程中产生的电磁辐射脉冲数在时间上具有明显的分形分布特性。加载速率越大,电磁辐射分形维数D也越大,不同压头破岩时的分形维数D则按球型、一字型和十字型顺序依次增大,与电磁辐射脉冲信号强度呈正相关性。通过分形维数D的大小可以预测电磁辐射脉冲信号的强弱。