单轴加载下裂隙试件主控裂纹演化规律及锚固止裂机理

作     者：王平 朱永建 冯涛 余伟健 Wang Ping;Zhu Yongjian;Feng Tao;Yu Weijian

作者机构：湖南科技大学南方煤矿瓦斯与顶板灾害预防控制安全生产重点实验室湖南湘潭411201 湖南科技大学煤矿安全开采技术湖南省重点实验室湖南湘潭411201 湖南科技大学资源环境与安全工程学院湖南湘潭411201 

出 版 物：《湖南科技大学学报（自然科学版）》 (Journal of Hunan University of Science And Technology：Natural Science Edition)

年 卷 期：2020年第35卷第3期

页      面：13-22页

学科分类：08[工学] 080104[工学-工程力学] 0815[工学-水利工程] 0801[工学-力学（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(51804114,51774130,51574122) 湖南省自然科学基金资助项目(2020JJ5186) 中国博士后基金资助项目(2020M672496) 南方煤矿瓦斯与顶板灾害预防控制安全生产重点实验室开放基金资助(969-E21828) 

主　　题：裂隙试件 能量释放 锚固作用 主控裂纹 裂纹扩展 

摘      要：为研究裂隙岩体锚固作用机理,采用水泥砂浆预制不同倾角的裂隙试件,在裂隙上下两端一定距离预埋GFRP(玻璃纤维塑料筋材)锚杆制作加锚裂隙试件进行单轴压缩试验.结果表明:主控裂纹的形成与贯通是导致试件最终破坏的直接原因.无锚裂隙试件,主控裂纹贯通路径单一、贯通速度快,且受预制裂隙影响明显,裂隙倾角越大,主控裂纹扩展方向与裂隙轴线夹角越小.裂隙试件加锚后,主控裂纹贯通路径增多,裂隙倾角对主控裂纹的引导作用减弱.锚杆对裂隙试件峰前平均强度和峰值强度作用不大,但能够有效延长试件峰后强度的持续时间.无锚试件加载过程中能量释放具有突变性,释放的总能量较少,加锚试件能量释放具有渐变性,释放的总能量较多.裂隙扩展过程中能量的快速释放是主控裂纹形成和扩展的标志,主控裂纹数量越多、路径越长释放的能量就越大.锚杆的主要作用在于限制主控裂纹的快速形成和扩展,在相同的外力功作用下产生更多、更大范围的损伤和微裂纹,从而改变主控裂纹扩展路径,延长主控裂纹的贯通长度,通过遏制主控裂纹快速贯通来增加裂隙岩体的峰后强度和抗变形能力.