冲击载荷作用下预应力锚杆锚固阻裂效应试验研究

在采动应力、冲击动载作用下,深部巷道围岩原生裂隙进行发育、扩展、失稳是深部围岩动力灾害的重要诱因,通过锚杆支护增加破碎围岩完整性,抑制原生裂隙的再度扩展是预防围岩动力灾害的重要手段。为此,采用分离式霍普金森压杆试验系统开展端锚、全锚、让压+端锚3种锚固方式及端头锚固不同预紧力矩条件下预应力锚杆CCNBD试件的冲击动载试验,分析了预应力锚杆对岩体动态断裂韧性、裂纹起裂时间、裂纹扩展速度的影响规律,揭示冲击载荷作用下预应力锚杆锚固阻裂效应。研究结果表明:(1)预应力锚杆阻裂效应表现为提高岩体动态断裂韧性、延缓裂纹起裂时间与降低裂纹扩展速度;(2)高预紧力端头锚固与全长锚固均有助于锚杆发挥锚固阻裂效应,其强化顺序依次为全长锚固>端头锚固>让压+端头锚固,后者因让压结构补偿了裂纹扩展空间,弱化了锚固阻裂效应;(3)冲击载荷作用下加锚岩体变形破坏过程具有裂纹孕育阶段、裂纹扩展阶段、锚杆承载阶段3个阶段,高预紧力矩与全长锚固时锚杆轴向应力在裂纹扩展阶段增速最明显,锚杆锚固阻裂效应最明显。研究成果对深部动载巷道锚固支护工程具有一定的理论指导及借鉴意义。