基于锚固剂环裂纹扩展的全长锚固脱黏失效机制研究

摘要：

为了探究全长锚固系统的脱黏失效机制,达到构建高质量锚固体的目的,建立锚杆-锚固剂界面力学模型,分析锚杆拉拔滑动导致锚固剂环裂纹扩展的3个阶段以及锚杆-锚固剂、锚固剂-围岩界面环向围压随锚杆滑动的变化,推导最大轴向力与剪应力的位置,揭示锚杆-锚固剂界面的脱黏失效机制,提出锚杆-锚固剂界面、锚固剂-围岩界面脱黏失效的判据,并通过工程实例及实验进行验证.研究结果表明:在围岩发生变形时锚杆-锚固剂界面脱黏失效按照黏结、机械互锁和摩擦顺序依次失效.围岩围压直接影响锚固剂环径向裂纹完全开裂的外周诱导围压,锚固剂的抗拉强度决定了锚固脱黏发生的界面.当围岩抗拉强度大于锚固剂环抗拉强度时,锚杆-锚固剂环界面脱黏,锚固剂环在锚杆轴向最大拉力处萌生裂纹,向两侧脱黏;当围岩抗拉强度小于锚固剂环抗拉强度时,锚固剂环-围岩界面脱黏或围岩脱出,锚固剂环与围岩界面脱黏从锚杆加载端开始并向锚杆尾部转移.抗拔锚固力发挥作用的方式与锚固剂环完整形态有关,即完整时的黏结作用和机械互锁作用,裂纹萌生后的部分黏结和机械互锁作用,完全破碎后的摩擦作用.全长锚固锚杆-锚固剂界面脱黏失效随中性点转移呈循环扩散式脱黏.

关键词：采矿工程、全长锚固、脱黏失效、裂纹扩展、锚固界面、声发射

所属期刊栏目：42

分类号：TD32(矿山压力与支护)

资助基金：国家自然科学基金;国家自然科学基金

在线出版日期：2023-05-23（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共16页

页码：948-963