岩土力学 ›› 2023, Vol. 44 ›› Issue (3): 784-798.doi: 10.16285/j.rsm.2022.1363

• 基础理论与实验研究 • 上一篇    下一篇

岩石−锚固剂结构水化失稳微观力学特性

荣浩宇1, 2，王伟1, 2，李桂臣3, 4，许嘉徽3, 4，梁东旭5   

  1. 1. 河海大学 岩土力学与堤坝工程教育部重点实验室，江苏 南京 210098；2. 河海大学 土木与交通学院，江苏 南京 210098；3. 中国矿业大学 深部煤炭资源开采教育部重点实验室，江苏 徐州 221116；4. 中国矿业大学 矿业工程学院，江苏 徐州 221116； 5. 徐州工程学院 土木工程学院，江苏 徐州 221116
  • 收稿日期:2022-09-04 接受日期:2022-11-11 出版日期:2023-03-21 发布日期:2023-03-24
  • 作者简介:荣浩宇，男，1992年生，博士研究生，主要从事岩石力学与岩层控制方面的工作。
  • 基金资助:
    国家自然科学基金项目（No.U22A20165，No.12072102，No.52174089）。

Micromechanical characteristics of hydration instability of rock-anchorage agent structure

RONG Hao-yu1, 2, WANG Wei1, 2, LI Gui-chen3, 4, XU Jia-hui3, 4, LIANG Dong-xu5   

  1. 1. Key Laboratory of Ministry of Education for Geomechanics and Embankment Engineering, Hohai University, Nanjing, Jiangsu 210098, China; 2. College of Civil and Transportation Engineering, Hohai University, Nanjing, Jiangsu 210098, China; 3. Key Laboratory of Deep Coal Resource Mining, Ministry of Education of China, China University of Mining and Technology, Xuzhou, Jiangsu 221116, China; 4. School of Mines, China University of Mining and Technology, Xuzhou, Jiangsu 221116, China; 5. School of Civil Engineering, Xuzhou University of Technology, Xuzhou, Jiangsu 221116, China
  • Received:2022-09-04 Accepted:2022-11-11 Online:2023-03-21 Published:2023-03-24
  • Supported by:
    This work was supported by the National Natural Science Foundation of China(U22A20165, 12072102, 52174089).

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摘要： 为研究岩石−锚固剂结构水化失稳微观机制，基于泥岩锚固试样SEM试验与纳米压痕试验，分析了不同含水率下岩石−锚固剂结构微观力学性质演化规律。结果表明：干燥条件下岩石−锚固剂结构完整性好，界面呈一定宽度的黏结区域。随含水率增大，结构内出现溶蚀孔洞与裂隙，黏结区域范围缩小，饱和含水率下岩石−锚固剂结构脱黏失效。低含水率下，受各组分间力学性质差异影响，压痕数据离散性较大。高含水率下，各组分间胶结能力劣化，结构整体力学性能降低，数据离散性变小。水化损伤加剧使泥岩胶结结构失效并导致宏观破坏，而锚固剂会填充水化作用下界面产生的微孔隙，使其力学性能相对岩石部分有一定提升，故界面微观参数衰减幅度小于泥岩部分。

关键词: 泥岩, 岩石?锚固剂结构, 水化失稳, 微观力学特性, 纳米压痕

Abstract: This article aims to study the micromechanism of hydration instability of rock-anchorage agent structure. Based on the SEM test and nanoindentation test of anchored mudstone specimen, the evolution of micromechanical properties of rock-anchorage agent structure under different moisture contents was analyzed. The results show that the structural integrity of rock-anchorage agent structure is good under dry conditions, and the interface is a bonding area with a certain width. With increasing the moisture content, dissolution holes and cracks occur in the structure, the range of bonding area is reduced. As a result, the rock-anchorage agent structure debonding failure appears at saturated moisture content. At low moisture content, the indentation data is discrete due to the difference in mechanical properties among the components, and at high moisture content, the cementation ability of each component deteriorates, the overall mechanical properties of the structure decrease, and the data dispersion becomes small. The aggravation of hydration-induced damage makes the cementation structure of mudstone failed and leads to macroscopic damage, while the anchorage agent will fill the micropores generated at the interface under hydration so that the mechanical properties of the interface will be improved relative to the rock part. Therefore, the attenuation range of the microscopic parameters of the interface is smaller than that of the mudstone part.

Key words: mudstone, rock-anchorage agent structure, hydration instability, micromechanical characteristics, nanoindentation

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