双节理贯通岩石锚固机理试验研究

赵同彬^1,2，邹建超³，傅知勇^1,2，于凤海^1,2

1. 山东科技大学矿山灾害预防控制省部共建国家重点实验室培育基地2. 山东科技大学能源与矿业工程学院3. 大连理工大学运载工程与力学学部

摘 要：锚杆支护在矿山采动巷道裂隙围岩中应用范围不断扩大,揭示节理岩石锚固控制机理有利于提出科学合理的参数设计。采用声发射和数字散斑相关方法对45°倾角双节理岩石单轴压缩试验过程中的声发射数和变形场进行监测,建立了应力-应变曲线与声发射信号的对应关系,研究了曲线的变化特征以及声发射信号的分布规律,并分析了锚固作用对双节理岩石强度及变形特性影响。基于不同加载阶段双节理岩石表面散斑位移场分布特征和演化过程,总结了锚杆对节理岩石变形破坏模式和形态的影响规律。通过分析双节理岩石在不同阶段的变形演化特征与声发射数据活跃点位置及数据的对应关系,对试件破坏过程进行了划分。结合锚杆的变形形态,建立了压剪状态下锚固节理岩石力学模型,对其在不同加载阶段下进行受力分析,分析了双节理岩石破坏模式以及锚杆抗压剪、抑滑移锚固作用机理。结果表明:（1）锚固双节理岩石可以承受较大的轴向变形而不发生失稳破坏,其起裂强度、弹性模量、峰值应变比无锚试件分别提高了30.7%,45.0%,109.9%,而泊松比仅为无锚试件的50%;（2）锚固双节理岩石的破坏模式主要为断裂失稳,断裂失稳过程分为节理填充物滑动、节理面错动致裂、底部岩石起裂、上部岩石裂纹扩展、裂纹贯通5个阶段;（3）基于锚杆自身抗剪能力以及完整岩石的协同作用增强了锚固体抗压剪强度,锚杆抑制岩石基体相对滑动提高了节理岩石的变形能力。

关键词：双节理岩石;锚固机理;力学性能;变形特性;破坏模式;