【摘 要】
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水是影响泥质软岩巷道安全稳定的重要因素之一,该类巷道若不能采取有效支护与控制措施,会导致围岩锚固结构整体失稳破坏从而诱发工程灾害。我国目前由地下水侵蚀围岩锚固结构引发的顶板事故仍较多,极大影响了煤矿安全生产,获取水作用下泥质软岩锚固结构承载机制十分关键。基于此,论文针对不同含水率与应力水平下泥岩锚固结构承载特性开展宏-细-微多尺度试验研究,揭示了水化损伤作用下泥岩锚固结构弱化失稳机制,并提出了泥质
【基金项目】
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国家自然科学基金青年科学基金项目（52104106）； 中央高校基本科研业务费专项资金资助（2020ZDPY0221,2021QN1003）； 国家自然科学基金面上项目（52174089）:多因素耦合作用泥质巷道围岩锚固体性能强化控制机理；
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水是影响泥质软岩巷道安全稳定的重要因素之一,该类巷道若不能采取有效支护与控制措施,会导致围岩锚固结构整体失稳破坏从而诱发工程灾害。我国目前由地下水侵蚀围岩锚固结构引发的顶板事故仍较多,极大影响了煤矿安全生产,获取水作用下泥质软岩锚固结构承载机制十分关键。基于此,论文针对不同含水率与应力水平下泥岩锚固结构承载特性开展宏-细-微多尺度试验研究,揭示了水化损伤作用下泥岩锚固结构弱化失稳机制,并提出了泥质巷道围岩安全控制对策。创新成果如下:（1）以泥质软岩巷道锚固结构基本组成单元-软岩锚固单体为研究对象,开展了不同含水率与应力水平下软岩锚固单体加载试验,采用符合实际锚固结构受力状态的加载路径,得到了软岩锚固单体变形破坏特性、声发射特征以及锚杆轴力分布规律与含水率及应力水平的对应关系,从宏观层面揭示了水化损伤作用下软岩锚固单体承载性能演化特征以及各部分间协同作用机制。（2）借助软岩锚固单体力学试验结果,将岩石-锚固剂结构从锚固体中分离,开展了不同含水率下岩石-锚固剂结构直剪试验与界面劈裂试验,得到了岩石-锚固剂结构直剪强度、破坏模式、声发射特征以及界面黏结性能随含水率演化规律,从宏观层面阐明了岩石-锚固剂结构强度弱化机制和失效模式。（3）基于宏观力学试验结果获得不同含水率下锚固结构细观参数,利用PFC-FLAC耦合模型构建不同含水率下锚固单体和岩石-锚固剂结构模型,进行锚固体加载过程与岩石-锚固剂直剪过程模拟,得到了试样变形破坏过程中颗粒运移、微裂隙发育聚结、能量演化以及应力分布规律,分析了水对颗粒间黏结受力状态影响,从细观层面探究了水对泥岩锚固结构承载性能弱化的作用机制。（4）围绕不同含水率下岩石-锚固剂微观结构特征与力学特性演化规律,开展岩石-锚固剂结构SEM试验与纳米压痕试验,分析了岩石和界面变形特性、力学强度在水侵蚀下的弱化特征,从微观层面揭示了水化损伤作用下岩石-锚固剂结构弱化失效机制。（5）基于不同尺度下泥岩锚固结构水化损伤试验,阐明水化损伤作用下泥岩锚固结构弱化失稳宏-细-微观多尺度作用机制,提出了渗水泥质巷道围岩锚固结构安全控制对策,并成功应用于现场工程实践。论文有图111幅,表21个,参考文献180篇。
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