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国内刊号：11-2402/TD
国际刊号：0253-2336
发布日期:
作者：韩勇, 袁超, 李树忱, 王啸天, 冯现大,
关键词：薄喷材料, 界面粗糙度, 三点弯曲试验, 断裂性能, DIC技术, PFC<sup>3D</sup>模拟,
薄喷支护在矿山工程开采中被广泛应用，其作为岩体快速封闭支护技术，薄喷层与岩石界面黏结失效将直接影响支护效果。为了阐明界面粗糙度对岩石与薄喷材料组合体断裂特征的影响机制，选取红砂岩、砂浆为基底，采用水泥基薄喷材料，制作砂岩/砂浆−薄喷材料组合试样，研究三点弯曲条件下界面粗糙度对组合试样断裂性能的影响，并结合数字散斑（DIC）技术，分析界面断裂过程中应变和局部位移演化特征；采用颗粒流PFC3D软件研究不同界面粗糙度组合试样的裂纹扩展特征。结果表明：随着界面粗糙度的增加，砂岩/砂浆−薄喷材料组合试样的峰值载荷、抗折强度和断裂能均增加。界面粗糙度相同时，砂岩−薄喷材料组合试样的抗折强度高于砂浆−薄喷材料组合试样。当粗糙度为1.648 m−1时，岩石/砂浆−薄喷材料组合试样的抗折强度最大，分别为5.997 和3.302 MPa。砂岩−薄喷材料组合试样的破坏包括薄喷材料与岩石界面黏结失效和薄喷材料的拉伸断裂，砂浆−薄喷材料组合试样的破坏主要为界面断裂，局部有薄喷材料拉伸断裂和砂浆表层剥落。DIC应变图和位移场显示，随着界面粗糙度增加，峰值点裂缝尖端最大主应变增加，x方向局部拉伸位移增加。PFC3D模拟表明，随着界面粗糙度增加，组合试样起裂点荷载提高，峰值荷载时的最大接触力增加。对于同一试样，随着裂纹扩展，界面处的最大接触力在峰值前增加，峰值后减小。研究结果为矿山工程中薄喷支护界面力学性能评估及超挖部位施工提供了科学依据。
来源：2026年第5期
《煤炭科学技术》期刊编辑部
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