近年来,由于浅部资源的枯竭,人类正逐渐开始向深部拓展。随着地下工程的开展,岩爆灾害频发。因此,本文结合现场调查和室内试验,在阅读国内外文献和总结相关研究成果的基础上,取江西某铜矿新主井工程勘察项目的岩芯展开试验,测试不同埋藏深度灰岩的主要物理力学性质,采用RMT-150C岩石力学试验系统和PCI-II型声发射采集系统,展开无侧限岩石单轴压缩岩爆试验及声发射试验,主要分析400~1000m深度灰岩在不同岩爆倾向性下的声发射特性,采用高斯混合模型和宏细观结合的角度研究了灰岩在不同深度下的破裂模式。主要研究工作与结论如下:(1)分析不同埋藏深度条件下的灰岩在单轴压缩破坏过程的抗压强度、泊松比、弹性模量等数据,发现不同深度灰岩试样的弹性模量随深度的增加具有明显的增大趋势,而泊松比并无明显差异;从岩石的单轴抗压强度和密度来看,各深度灰岩试样的测试值总体呈增大趋势。(2)根据加卸载试验结果并结合岩爆倾向性分类标准,对不同深度灰岩岩爆倾向性作出判断,得出400~600m深度灰岩无岩爆倾向性,700m深度灰岩为弱岩爆倾向性,800~900m深度灰岩为中等岩爆倾向性,1000m深度灰岩为强岩爆倾向性。随着试样埋藏深度的增加,灰岩发生岩爆的倾向性也越强。(3)试样从开始加载至峰值破坏前,声发射基本特性均可分为以下三个阶段:初始阶段(I)、稳定阶段(II)和活跃阶段(III)。就活跃阶段而言,各深度岩石试样声发射振铃计数均表现出显著上升的特点,并在应力峰值点出现激增现象,声发射b值则在此阶段出现下降的特点;声发射r值在灰岩试样承载过程中呈现出压密阶段上升,弹性阶段下降,失稳破坏阶段持续下降的趋势;从声发射主频来看,无岩爆至强岩爆倾向性灰岩的主频均以100~170kHz之间的低频为主,但中等及强岩爆倾向性灰岩的主频带同时具有分布在270~330kHz之间高频率的次主频。(4)根据岩石的宏观破裂模式(张拉破坏、剪切破坏、拉剪破坏)来分析,随着试样岩爆倾向性的增强,灰岩破裂模式具有从张拉破坏发展至拉剪破坏,再从拉剪破坏发展至剪切破坏的发展趋势;对单轴破坏后的灰岩碎块进行金相显微镜观察,根据成像结果分析得到:随着灰岩岩爆倾向性的增强,试样破裂面平整度越差,表面晶体颗粒越突出,颗粒擦痕越明显。(5)采用高斯混合模型对声发射参数RA和AF进行裂纹分类,结果表明:随着应力水平的增加,岩石剪切裂纹信号占比呈逐步上升的趋势,且剪切裂纹信号占比最大的阶段处于岩石破坏的中后期。另外,随着岩爆倾向性的增加,灰岩试样的剪切裂纹声发射信号占比逐渐升高,意味着其内部破坏以剪切裂纹的作用形式越来越强,而以张拉裂纹的作用形式越来越弱。