硬岩树脂锚杆锚固体岩爆破裂演化试验研究
发布时间：2021-03-29 13:59
针对岩爆巷（隧）道树脂锚杆锚固机制研究的不足,利用真三轴加卸载试验系统,开展了两种加载模式下的具有岩爆倾向性的树脂锚杆锚固硬岩试样在一侧约束情况下的双轴压缩试验。分析和探讨了树脂锚杆锚固体岩爆破裂演化及锚固控制。结果表明,在逐级连续加载模式下,锚固体试样产生了小幅度应力降,没有垫板约束的部分可见明显裂纹并呈现层裂现象,观察锚固体内部断面发现锚固体本身基本完好;在逐级断续加载模式下,试样发生整体成层爆裂,小直径锚杆发生断裂,随着锚杆直径的增大,锚固体在控制层爆方面的效果越明显,可用岩爆控制的锚杆组合梁理论来解释其锚固机理;锚固体呈现出比较小的应力松弛现象,是试样内部能量传递、吸收和耗散变化调整的结果,在加载后期一旦应力松弛过程存在非弹性变形极易诱发岩爆;两种加载模式下树脂锚杆锚固体破裂演化不同,原因在于锚杆锚固体内部能量传递和吸收的程度不同。
【文章来源】：矿业研究与开发. 2017,37(05)北大核心
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
图１锚杆锚固及锚固后的试样在电液伺服岩石刚性试验机（ＹＡＷ－２０００）上
可以分别实现定载荷、定位移加载。具体加载方案：Ｘ水平向施加１０ＭＰａ载荷，Ｙ水平向一侧约束，一侧自由，垂直向逐级施加压力载荷直至试样局部或完全破坏，这里分两种加载模式：（１）逐级施加载荷，级与级之间间隔时间在１０ｓ以内，此期间保持加载位移不变（逐级连续加载）；（２）逐级施加载荷，级与级之间间隔１ｍｉｎ左右，此期间保持加载位移不变（逐级断续加载）。加载与约束情况见图２（ａ）、图２（ｂ）。通过对比分析研究岩爆巷（隧）道树脂锚杆锚固体的破裂演化。图２试验的加载与约束测得花岗岩试样的单轴抗压强度平均值为１３８．７ＭＰａ，整个单轴压缩试验过程其垂直变形非常小，当接近峰值荷载时听到噼啪声响，随即发生爆裂，由巴西劈裂试验测得该花岗岩的单轴抗拉强度为９．８ＭＰａ，可得压拉比为１４．１５，结合单轴压缩试验及基于压拉比的强度脆性系数法，判定该岩石具有岩爆倾向性，适合本文问题的研究。１．２逐级连续加载模式下的试验结果与分析在第一种加载模式下得到锚固体所受垂直载荷随位移的关系曲线，由图３可见３种锚固体在加载初期均处于压密阶段，位移较大，随着加载载荷的逐级增加，锚固体进入弹性变形阶段，位移明显减小，当６ｍｍ直径锚杆锚固体所受载荷达到１８０ＭＰａ时，产生了小幅度应力降，应力降低３．３３％，此时在临空面附近锚固试样产生了破坏，锚杆垫板约束部分未发生破坏，没有垫板约束的部分可见明显裂纹并呈现层裂现象，层裂张开度很小，破坏过程并不剧烈，岩爆烈度属于轻微，锚杆、垫板、螺母完好，锚固体未发生松动，整个锚固体试样未发生完全破坏，这也是为何发生小幅应力降的原因。１０
）道树脂锚杆锚固体的破裂演化。图２试验的加载与约束测得花岗岩试样的单轴抗压强度平均值为１３８．７ＭＰａ，整个单轴压缩试验过程其垂直变形非常小，当接近峰值荷载时听到噼啪声响，随即发生爆裂，由巴西劈裂试验测得该花岗岩的单轴抗拉强度为９．８ＭＰａ，可得压拉比为１４．１５，结合单轴压缩试验及基于压拉比的强度脆性系数法，判定该岩石具有岩爆倾向性，适合本文问题的研究。１．２逐级连续加载模式下的试验结果与分析在第一种加载模式下得到锚固体所受垂直载荷随位移的关系曲线，由图３可见３种锚固体在加载初期均处于压密阶段，位移较大，随着加载载荷的逐级增加，锚固体进入弹性变形阶段，位移明显减小，当６ｍｍ直径锚杆锚固体所受载荷达到１８０ＭＰａ时，产生了小幅度应力降，应力降低３．３３％，此时在临空面附近锚固试样产生了破坏，锚杆垫板约束部分未发生破坏，没有垫板约束的部分可见明显裂纹并呈现层裂现象，层裂张开度很小，破坏过程并不剧烈，岩爆烈度属于轻微，锚杆、垫板、螺母完好，锚固体未发生松动，整个锚固体试样未发生完全破坏，这也是为何发生小幅应力降的原因。１０ｍｍ直径锚杆锚固体所受载荷达到１７１ＭＰａ时，产生了小幅度应力降，应力降低４．６８％；１４ｍｍ直径锚杆锚固体所受载荷达到１７７ＭＰａ时，产生了小幅度应力降，应力降低３．３９％，破裂演化形式与６ｍｍ直径锚杆锚固体的基本一致。产生小幅度应力降时，不同情况下锚固体的破裂演化形式见图４，在本加载模式下，由于试样上部是持续快速受载，导致向试样内部的能量传递和吸收并不充分，所以破坏并不剧烈且只发生在临空面附近。图３锚固体垂
【参考文献】：
期刊论文
[1]加锚预制裂隙类岩体锚固机制试验研究及其数值模拟[J]. 王平,冯涛,朱永建,余伟健. 岩土力学. 2016(03)
[2]深部巷道围岩协同锚固机理[J]. 龙景奎. 采矿与安全工程学报. 2016(01)
[3]深部裂隙岩体锚固机制研究进展与思考[J]. 刘泉声,雷广峰,彭星新. 岩石力学与工程学报. 2016(02)
[4]预应力锚杆锚固止裂效应的试验研究[J]. 周辉,徐荣超,张传庆,沈峥,孟凡震,刘海涛. 岩石力学与工程学报. 2015(10)
[5]不同锚固长度下巷道锚杆力学效应分析及应用[J]. 王洪涛,王琦,王富奇,李术才,王德超,任尧喜,郭念波,张世国. 煤炭学报. 2015(03)
[6]不同杆体外形树脂锚杆锚固与安设性能对比试验研究[J]. 林健,杨景贺,韩国强,王正胜,王洋. 煤炭学报. 2015(02)
[7]深埋隧洞板裂化围岩预应力锚杆锚固效应试验研究及机制分析[J]. 周辉,徐荣超,卢景景,张传庆,孟凡震,沈峥. 岩石力学与工程学报. 2015(06)
[8]锚固岩体蠕变特性的物理模拟实验研究[J]. 辛亚军,勾攀峰. 岩石力学与工程学报. 2014(S2)
[9]基于巷道围岩自承特性的锚杆锚固效果研究[J]. 王斌,王卫军,赵伏军,樊宝杰,唐辉雄. 岩土力学. 2014(07)
[10]含交叉裂隙节理岩体锚固效应及破坏模式[J]. 张波,李术才,杨学英,王刚,张敦福,杨磊. 岩石力学与工程学报. 2014(05)
本文编号：3107663
【文章来源】：矿业研究与开发. 2017,37(05)北大核心
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
图１锚杆锚固及锚固后的试样在电液伺服岩石刚性试验机（ＹＡＷ－２０００）上
可以分别实现定载荷、定位移加载。具体加载方案：Ｘ水平向施加１０ＭＰａ载荷，Ｙ水平向一侧约束，一侧自由，垂直向逐级施加压力载荷直至试样局部或完全破坏，这里分两种加载模式：（１）逐级施加载荷，级与级之间间隔时间在１０ｓ以内，此期间保持加载位移不变（逐级连续加载）；（２）逐级施加载荷，级与级之间间隔１ｍｉｎ左右，此期间保持加载位移不变（逐级断续加载）。加载与约束情况见图２（ａ）、图２（ｂ）。通过对比分析研究岩爆巷（隧）道树脂锚杆锚固体的破裂演化。图２试验的加载与约束测得花岗岩试样的单轴抗压强度平均值为１３８．７ＭＰａ，整个单轴压缩试验过程其垂直变形非常小，当接近峰值荷载时听到噼啪声响，随即发生爆裂，由巴西劈裂试验测得该花岗岩的单轴抗拉强度为９．８ＭＰａ，可得压拉比为１４．１５，结合单轴压缩试验及基于压拉比的强度脆性系数法，判定该岩石具有岩爆倾向性，适合本文问题的研究。１．２逐级连续加载模式下的试验结果与分析在第一种加载模式下得到锚固体所受垂直载荷随位移的关系曲线，由图３可见３种锚固体在加载初期均处于压密阶段，位移较大，随着加载载荷的逐级增加，锚固体进入弹性变形阶段，位移明显减小，当６ｍｍ直径锚杆锚固体所受载荷达到１８０ＭＰａ时，产生了小幅度应力降，应力降低３．３３％，此时在临空面附近锚固试样产生了破坏，锚杆垫板约束部分未发生破坏，没有垫板约束的部分可见明显裂纹并呈现层裂现象，层裂张开度很小，破坏过程并不剧烈，岩爆烈度属于轻微，锚杆、垫板、螺母完好，锚固体未发生松动，整个锚固体试样未发生完全破坏，这也是为何发生小幅应力降的原因。１０
）道树脂锚杆锚固体的破裂演化。图２试验的加载与约束测得花岗岩试样的单轴抗压强度平均值为１３８．７ＭＰａ，整个单轴压缩试验过程其垂直变形非常小，当接近峰值荷载时听到噼啪声响，随即发生爆裂，由巴西劈裂试验测得该花岗岩的单轴抗拉强度为９．８ＭＰａ，可得压拉比为１４．１５，结合单轴压缩试验及基于压拉比的强度脆性系数法，判定该岩石具有岩爆倾向性，适合本文问题的研究。１．２逐级连续加载模式下的试验结果与分析在第一种加载模式下得到锚固体所受垂直载荷随位移的关系曲线，由图３可见３种锚固体在加载初期均处于压密阶段，位移较大，随着加载载荷的逐级增加，锚固体进入弹性变形阶段，位移明显减小，当６ｍｍ直径锚杆锚固体所受载荷达到１８０ＭＰａ时，产生了小幅度应力降，应力降低３．３３％，此时在临空面附近锚固试样产生了破坏，锚杆垫板约束部分未发生破坏，没有垫板约束的部分可见明显裂纹并呈现层裂现象，层裂张开度很小，破坏过程并不剧烈，岩爆烈度属于轻微，锚杆、垫板、螺母完好，锚固体未发生松动，整个锚固体试样未发生完全破坏，这也是为何发生小幅应力降的原因。１０ｍｍ直径锚杆锚固体所受载荷达到１７１ＭＰａ时，产生了小幅度应力降，应力降低４．６８％；１４ｍｍ直径锚杆锚固体所受载荷达到１７７ＭＰａ时，产生了小幅度应力降，应力降低３．３９％，破裂演化形式与６ｍｍ直径锚杆锚固体的基本一致。产生小幅度应力降时，不同情况下锚固体的破裂演化形式见图４，在本加载模式下，由于试样上部是持续快速受载，导致向试样内部的能量传递和吸收并不充分，所以破坏并不剧烈且只发生在临空面附近。图３锚固体垂
【参考文献】：
期刊论文
[1]加锚预制裂隙类岩体锚固机制试验研究及其数值模拟[J]. 王平,冯涛,朱永建,余伟健. 岩土力学. 2016(03)
[2]深部巷道围岩协同锚固机理[J]. 龙景奎. 采矿与安全工程学报. 2016(01)
[3]深部裂隙岩体锚固机制研究进展与思考[J]. 刘泉声,雷广峰,彭星新. 岩石力学与工程学报. 2016(02)
[4]预应力锚杆锚固止裂效应的试验研究[J]. 周辉,徐荣超,张传庆,沈峥,孟凡震,刘海涛. 岩石力学与工程学报. 2015(10)
[5]不同锚固长度下巷道锚杆力学效应分析及应用[J]. 王洪涛,王琦,王富奇,李术才,王德超,任尧喜,郭念波,张世国. 煤炭学报. 2015(03)
[6]不同杆体外形树脂锚杆锚固与安设性能对比试验研究[J]. 林健,杨景贺,韩国强,王正胜,王洋. 煤炭学报. 2015(02)
[7]深埋隧洞板裂化围岩预应力锚杆锚固效应试验研究及机制分析[J]. 周辉,徐荣超,卢景景,张传庆,孟凡震,沈峥. 岩石力学与工程学报. 2015(06)
[8]锚固岩体蠕变特性的物理模拟实验研究[J]. 辛亚军,勾攀峰. 岩石力学与工程学报. 2014(S2)
[9]基于巷道围岩自承特性的锚杆锚固效果研究[J]. 王斌,王卫军,赵伏军,樊宝杰,唐辉雄. 岩土力学. 2014(07)
[10]含交叉裂隙节理岩体锚固效应及破坏模式[J]. 张波,李术才,杨学英,王刚,张敦福,杨磊. 岩石力学与工程学报. 2014(05)
本文编号：3107663
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