摘要： 侧向循环冲击引起的锚固结构疲劳损伤及性能劣化是深部地下空间失稳破坏的重要诱因。以锚固结构承载性能衰减与裂隙演化的内在关系为主线,揭示侧向循环冲击下锚固结构的累积损伤及突变失稳效应。首先,开发出一套预应力实体锚杆锚固结构冲击试验装置与方法,能较好还原现场侧向循环冲击应力路径;其次,开展锚固结构侧向循环冲击试验,阐明其动力学响应特性,发现预紧力损失可分为震荡下降、拉伸增长、缓慢下降和破坏下降阶段,抗冲击能力与能量水平成反比,以250 J为基准,150 J及350 J能量下抗冲击次数变化幅度分别为1 455.6％和55.6％,且与锚固长度成正比,以端头锚固为基准,加长锚固及全长锚固抗冲击次数变化幅度分别为144.4％和233.3％;然后,构建侧向冲击下锚固结构三介质两界面力学模型,明确剪切压缩应力、拉伸应力与压拉快速转换形成的震荡效应是导致锚固结构承载性能衰减的主要内在因素,而预紧力阶段性降低及轴力波动变化则是震荡效应与拉伸效应相互抵抗的外在表现;最后,揭示侧向循环冲击下锚固结构的累积突变失稳效应,即介质破裂-界面脱黏-承载力衰减互馈叠加引发整体突变失效,失效过程依次为震荡主导阶段、震荡／拉伸／剪切主导阶段及剪切主导阶段,压缩效应贯穿始终,整体从震荡效应向拉伸效应再向剪切破坏效应逐渐演化,进一步提出针对性控制策略,为深部冲击动载巷道长期稳定性维控提供借鉴。

关键词: 冲击动载巷道, 侧向循环冲击, 锚固结构, 累积损伤, 突变失稳

中图分类号: 

• TD 353