温压耦合作用下锚固界面变形失效机理

摘要

深部地层高地温、高地应力环境使巷道围岩树脂锚固支护结构稳定性降低，围岩变形有效控制问题亟待解决。因此，研究温度与压力耦合作用下锚杆杆体–树脂锚固剂界面变形破坏机理十分必要。首先，根据两淮矿区深部支护工程现状并结合室内不同温度环境下拉拔试验结果，发现高地温环境下树脂锚固体变形破坏加剧；进一步分析锚固体受拉拔荷载作用轴向、径向破坏模式，将第一锚固界面破坏分为弹性围岩–剪切–滑移型、未贯穿–剪胀滑移破坏及贯穿–剪胀滑移破坏等3种模式。其次，基于弹塑力学分析受围岩应力作用锚固界面不同破坏类型的界面受力状态，考虑高温环境下树脂锚固剂层力学强度弱化，建立温度–围岩应力耦合作用的第一界面失效破坏力学计算模型；分析围岩应力、环境温度及弹性模量比等因素变化对第一界面锚固性能影响的规律，发现第一界面极限轴向荷载随温度升高而降低，围岩处于裂隙发育或裂隙贯穿状态时，围岩应力对第一锚固界面剪切破坏影响程度较未产生裂隙时大幅度增高。最后，结合室内拉拔试验数据对比验证所推导计算方程式的合理性。研究可为深部巷道围岩稳定性控制及锚固支护参数设计提供理论依据。

关键词

温度–压力耦合 / 树脂锚固体 / 锚固界面 / 失效机理 / 因素分析

基金资助

安徽高校自然科学研究项目（2022AH050814）; 安徽理工大学引进人才基金（13210028）;安徽理工大学校级重点项目（xjzd2020–17）; 淮南市科技计划项目（2021071）; 国家自然科学基金项目（51964002;52174104）