随着浅部、易采资源的逐渐枯竭，深凹露天开采、露天转地下开采、地下深部开采已经成为未来采矿的发展趋势。由于开采深度及开采条件复杂性的增加，导致滑坡、塌方、岩爆等工程灾害问题愈发突出，已经成为制约我国乃至世界矿产资源安全开采的一大瓶颈。任何矿山地质灾害的发生，本质上都是岩石损伤与破裂的结果，而岩石损伤演化过程通常包含有失稳破裂的前兆信息，是进行灾害预测预报的重要依据。因此，深入开展岩石损伤与破裂及其致灾机理的研究，寻求有关失稳的前兆条件，进行相应的预报对于确保矿山安全生产具有重要意义。
　　声发射监测和数值模拟是研究岩石损伤与破裂常用的两种技术手段。但如果只进行单一的声发射监测，则对于岩石损伤破裂机理缺乏严密的力学支撑;如果只进行单一的数值模拟，其模型和参数的可靠性又缺乏实际物理反馈信息的验证。鉴于此，本文提出一种声发射监测与数值模拟相结合的岩石破裂过程分析方法。该方法以声发射物理信息为基础、以破裂源能量与岩石损伤表征关系为纽带、以声发射反演损伤为数值模型输入条件，建立了一个声发射数据驱动的岩石损伤模型，并将其应用于室内试验和工程现场岩石损伤破裂研究。主要研究内容和结论如下:
　　(1)利用带切口的三点弯曲梁试验，研究了砂岩的断裂韧度和抗拉强度特性。相比于巴西劈裂试验，带切口三点弯曲试验测得的抗拉强度更加稳定可靠。从理论、试验、数值模拟三方面对目前常用的三种断裂韧度计算公式进行比较和分析，确定了岩石的断裂韧度，为后续的数值计算提供了可靠的输入参数。
　　(2)对黄砂岩进行声发射试验，采用AIC自回归模型拾取声发射信号的初动时间，利用单纯形算法对声发射事件进行定位。基于AIC的自回归到时拾取模型和单纯形定位算法效果良好，声发射定位结果与岩石实际破坏结果非常吻合。研究了受力条件和破裂模式对声发射事件率、b值、分形维数变化规律的影响。多参数联合分析可增强岩石失稳破坏预测的可靠性。
　　(3)在论证拉伸损伤假设具有合理性的基础上，提出了一种基于拉伸假设的声发射数据驱动岩石损伤模型，建立了声发射能量与岩石损伤之间的定量关系，通过声发射反演了岩石损伤的位置、尺寸和程度，实现了岩石加载全过程的损伤反演。研究结果表明，基于岩石试样声发射数据反演获得的损伤区半径都小于1mm，损伤程度都接近于1。
　　(4)研究了准静态加载条件下动态分析计算的可行性和时间步长的选取，从而将声发射监测和数值计算在时间维度上建立了联系，为声发射数据与数值模拟的交互计算奠定了基础。将声发射反演损伤结果作为数值模型的输入条件，进行声发射数据驱动的岩石破裂过程数值模拟。将该模型应用于巴西盘和单轴压缩试验的研究，验证了模型的可行性。研究结果表明，当用于损伤反演的应力水平为0～0.6σc时，声发射数据驱动数值计算模型可以较好地预测岩石的破裂模式。
　　(5)针对石人沟铁矿露天转地下开采，在考虑节理和地下水渗流影响基础上，提出了微震数据驱动的岩体损伤模型，利用节理对岩体参数进行全局修正，利用水对岩体参数进行区域修正，利用微震数据对岩体参数进行局部点修正。考虑节理和水影响的流固耦合模型成功模拟了岩体损伤，其结果基本与微震监测结果吻合;进一步基于微震矩张量的岩体力学参数修正，可以使模型更加符合实际，有利于模拟结果的改进和损伤发展的预测。