恒阻吸能锚固岩体动力特性及控制机制
王琦1
吴文瑞2
何满潮2
魏华勇2
王业泰2
1.中国矿业大学(北京)深部岩土力学与地下工程国家重点实验室,北京 100083;山东大学岩土工程中心,山东济南 2500612.中国矿业大学(北京)深部岩土力学与地下工程国家重点实验室,北京 100083
摘要：深部围岩动力灾害发生的本质在于围岩积聚能量的突然释放,通过锚固支护实现能量的有效吸收是围岩控制的常用手段,也是围岩动力灾害控制的关键.锚固岩体动力特性及控制机制研究是锚固支护合理设计的前提.基于此,研发了新型高强、高延伸率、高吸能特性恒阻吸能支护材料,开展了恒阻吸能锚固岩体动力试验,分析了锚固岩体的动力学响应特征与能量演化规律.结果表明,与无锚岩体相比,恒阻吸能锚固岩体表面损伤率和体积损伤率分别降低了 62.1％和93.1％,中粒、细粒和微粒岩爆碎屑质量减少均在90％以上,总能量、平均能量和最大能量分别降低了 87.6％、82.9％、80.3％,岩爆峰值应力增加了 54.2％,岩爆时间延后了 140.2％.同时对恒阻吸能支护构件的强度、吸能能力、剪切偏移等特征进行了分析,恒阻吸能材料的强度、形变和吸能安全储备率分别为38.8％、94.0％、97.9％,安全性好.试件上端和下端支护构件的上下总偏移量分别为0.886、0.403 mm,岩爆锚固控制应考虑围岩的剪切作用.基于岩爆能量计算模型,研究了岩爆峰值应力与能量释放的规律,明确了预应力锚固支护对岩爆的控制机制.恒阻吸能锚固使岩体岩爆的峰值应力从单轴抗压强度的1.6倍增加到2.5倍,加锚岩体岩爆所需能量是无锚岩体的2.3倍,预应力锚固支护有效降低了岩爆发生的风险.在上述研究基础上,从监测预警、控制方法、支护设计、效果评价等方面提出了岩爆防控的工程建议.
关键词：恒阻吸能锚固岩体动力特性岩爆准则控制机制
分类号：TD353(矿山压力与支护)
资助基金：国家自然科学基金(52074164)国家自然科学基金(42077267)山东省杰出青年科学基金资助项目(ZR2020JQ23)
论文发表日期：2023-08-28
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：11( 3009-3019 )
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