煤炭科学技术

作者：王炯, 姜健, 王思语, 涂婕, 常译文, 马磊, 王旭, 罗爱忠,

关键词：锚固砂岩, NPR锚索, SHPB冲击, 动态抗压强度, 能量传递,

以砂岩为研究对象，设计制备了具有恒阻特性的模型NPR锚索，通过霍普金森杆（Split Hopkinson Pressure Bar）冲击试验探究锚固岩体冲击动力学特性。基于SHPB试验系统，分别对无锚砂岩、PR锚固砂岩及NPR锚固砂岩试件，在0.26、0.28、0.30 MPa 三种冲击气压下开展动态加载试验，系统对比不同试件的动态力学响应特征、能量传递规律、锚索受力过程及变形破坏特征。结果表明：3类试件的动态抗压强度与峰值应变均呈现显著应变率效应，其中NPR锚固砂岩的动态抗压强度始终高于PR锚索锚固砂岩与无锚砂岩，且峰值应变保持最低水平，表明NPR锚索可通过实时调节支护阻力优化岩体强度；能量分布方面，NPR锚固砂岩的透射能、破碎耗散能及耗散能密度均为最低，其滑移变形机制有效延缓了冲击载荷引发的岩体破裂进程；对比锚索受力过程发现，NPR锚索在冲击载荷下呈现锯齿状波动调节特性，全程未发生断裂失效，相较于PR锚索的脆性破裂具有显著优势；破坏形态对比表明，NPR锚固砂岩仅出现边缘局部崩落，少量大片状岩块剥脱，主体保持长圆柱状结构，破坏形式以张拉破坏为主，而无锚砂岩和PR锚固砂岩均存在较大范围的剪切破坏，破碎程度更重，证实了NPR锚索对张性裂纹扩展的抑制作用。综合试验数据可见，NPR锚索通过增强岩体强度储备、调控能量耗散路径与抑制裂纹扩展速率的三重协同机制，显著提升岩体动态抗冲击性能，为冲击地压防治提供了新的技术路径。

来源：2026年第2期

《煤炭科学技术》期刊编辑部

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