喷层混凝土-围岩组合体波动特性及动力特性研究

郭东明， 闫鹏洋， 凡龙飞， 杨 俊， 薛 磊， 李妍妍

(1. 中国矿业大学(北京) 力学与建筑工程学院，北京 100083；2. 中国矿业大学(北京) 深部岩土力学与地下工程国家重点实验室，北京 100083)

目前，我国煤矿的岩巷掘进大主要采用钻爆法施工，占岩巷掘进施工的95%以上[1-2]，水乳炸药、乳化炸药等工业炸药和毫秒雷管的发展，促进了巷道爆破掘进技术的发展，尤其是岩巷中深孔爆破、光面爆破及定向断裂爆破技术的发展[3-4]。钻爆法具有操作方便、简单，施工效率高等优点，但是在巷道或隧道的爆破掘进过程中，经常采用交叉施工的方式提高爆破掘进施工速度，封闭围岩后，很快进行下一阶段的爆破施工，混凝土未经过充分水化反应，强度较低，而爆破掘进时，会产生地震波、空气冲击波及飞石[5]，对早龄期混凝土及围岩产生动态冲击作用。

人们很早就发现，混凝土与岩石冲击荷载下的力学特性与静态加载下的力学特性有较大区别，但是受试验设备的限制，仅能研究低应变率下的动力特性，限制了人们对相关问题的进一步研究。SHPB试验技术的发展，激发了学术界对混凝土及岩石动力特性研究的热情，促进了学术界对混凝土及岩石动力学广泛、深入的研究，获得了众多科研成果。丁国博等[6]采用100 mm分离式霍普金森压杆(Split Hopkinson Pressure Bar, SHPB)试验装置对龄期分别为12 h，24 h，36 h和28 d的聚苯乙烯混凝土(Expanded Polystyrene Board, EPS)的冲击压缩力学性能进行了对比研究。李夕兵等[7-12]利用大杆径分离式霍普金森压杆(SHPB)试验装置分别对早龄期混凝土及岩石动态力学及损伤特性进行了研究，认为动载下混凝土及岩石的强度均有较强的率依赖性，随着应变率的增大，两者强度随应变率的增大而增大，拟合曲线与指数函数呈现较好的逼近效果。……