衝擊載荷作用下巷道圍岩錨固體承載特性試驗研究

《衝擊載荷作用下巷道圍岩錨固體承載特性試驗研究》是依託中國礦業大學，由孟波擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：衝擊載荷作用下巷道圍岩錨固體承載特性試驗研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：孟波
• 依託單位：中國礦業大學

項目摘要

衝擊地壓、岩爆及瓦斯突出等動力現象產生的衝擊載荷作用下錨固結構力學行為與演化規律是動力災害巷道圍岩穩定控制的關鍵科學問題之一。採用正交物理模擬試驗方法定量研究衝擊能量、衝擊速度以及錨桿錨固力、讓壓特性、預緊力、支護密度對錨固體衝擊載荷承載能力的影響規律，統計確定影響因素權重及錨固體動態承載能力表達式，揭示錨固條件對錨固體動態承載性能作用機理；根據試驗研究衝擊載荷施加全過程錨固體應力與應變之間的關係，建立衝擊載荷下錨固體本構模型，揭示錨固體抵抗衝擊載荷全過程動態力學演化機制；基於超聲相控陣技術，獲得衝擊載荷下錨固體內部三維空間裂隙分布及演化規律，統計掌握衝擊後錨固體塊度分形特性，探究錨固條件以及衝擊載荷對錨固體損傷及能量耗散特徵的影響規律，從能量耗散和損傷角度揭示衝擊載荷下錨固體承載機制；研究成果可為巷道動力災害防控新技術提供理論指導。

結題摘要

隨著地下工程深度的增加，動力災害發生的頻次越來越高，危害越來越大。巷道錨固支護結構具有自然的柔性特徵可以增強對衝擊動力余能的耗散作用，可以為深部圍岩提供支護阻力，降低衝擊地壓發生的可能性。錨固體作為錨桿與圍岩組成的錨固承載結構的幾何及力學基本組成單元，其在衝擊載荷作用下的變形破壞及力學特性對於衝擊地壓災害巷道圍岩穩定性控制問題無疑具有至關重要的意義。 本項目以高應力衝擊礦壓巷道錨固圍岩破壞失穩為背景，利用約束圍壓SHPB錨固體動態力學特性試驗系統及自主研發的恆等剛度直剪試驗系統，緊緊圍繞錨桿對圍岩強化機理這一關鍵科學問題開展研究。通過開展約束圍壓條件下SHPB錨固體動態力學特性試驗，研究圍壓、衝擊能量、載入速率以及衝擊次數對錨固體變形破裂特徵、動態承載力學特性影響規律，建立錨固體比能量吸收值、損傷度與影響因素之間的關係，揭示錨固體動態承載力學演化機制與能量耗散機理；批量開展不同截面含鋼率條件下錨固體恆等剛度剪下試驗，獲得了法向力、錨桿支護密度對圍岩峰值及殘餘強度強化定量規律，為巷道定量化支護模擬仿真、理論分析以及新型支護材料研發提供基礎；提出了高應力衝擊地壓巷道圍岩卸、調、支綜合穩定控制技術，並選擇典型衝擊地壓礦井成功進行工業性試驗。