Page 95 - 《爆炸与冲击》2026年第6期

第 46 卷 卢毓崟，等： 层理倾角与锚固方式耦合作用下砂岩的动态力学特性 第 6 期

值得注意的是，锚固方式对不同层理倾角试样的透射能提升幅值存在显著差异。对于端锚试样，由
于其锚固长度较短，锚固效果较弱，透射能曲线与无锚试样基本重合。随锚固长度增大，半锚试样透射
θ =60°时的透射能较无
能显著提升，表明该锚固长度已能有效改善荷载传递性能，在全锚固时到达极值，
锚试样提升达 11.33%，显著高于 θ =0°时 8.69% 的提升幅度。这说明全锚固对沿层理破坏模式的特殊强
化机制：一方面，全锚杆通过界面剪切阻力有效抑制了层理面的相对滑移；另一方面，锚固体系构建了跨
越层理面的新型传力路径，强化相邻层理间的传力能力，使得岩体的整体性提高。
2.2.3 耗散能变化
耗散能作为试样破坏最主要的能量来源，包括塑性变形、裂纹扩展、断裂以及摩擦等因素所吸收并
耗散的能量。这部分能量是不可逆的，即它不能再次被转化为其他形式的能量，反映了该冲击速度下试
样破坏所需要消耗的能量。图 11(a) 展示了不同锚固方式下试样平均耗散能的演化规律。试验结果表
明：随着锚固长度的增大，试样耗散能呈现显著的单调递增趋势，具体表现为从无锚试样的 100.52 J、端
锚试样的 108.85 J，经半锚试样的 122.39 J，最终提升至全锚试样的 129.06 J，增幅达 28.4%。这一现象可
从能量耗散的双重机制进行解释：首先，从破坏角度分析，锚固体系的约束作用导致试样破碎程度加剧，
新生裂纹表面积显著增大，相应地提高了表面能消耗；其次，从力学响应角度，锚杆的存在提高了岩体的
整体性，使得试样达到临界破坏状态需要吸收更多的能量。值得注意的是，耗散能的增加同时存在促进
破坏和抵抗破坏 2 种矛盾的作用机制，这需要通过结合破碎特征参数进行综合判断。
图 11(b) 为随层理倾角增大不同锚固方式试样耗散能变化图。可以看出，随层理倾角的增大，耗散
能均呈逐渐增大趋势，其原因与前文分析相似，即随层理倾角的增大，试样破坏模式从贯穿层理破坏逐
渐向顺层理破坏转化，裂纹萌发及发育难度减弱，用于破坏的能量增加。因此耗散能随层理倾角的增大
呈逐渐增大的趋势。

130 No-anchor
140 End-anchor
Semi-anchor
125
Average dissipated energy/J 120 122.39 Dissipated energy/J 120
Full-anchor
129.06
130
115
110
110
105

100 108.85 100
100.52 90
No-anchor End-anchor Semi-anchor Full-anchor 0 15 30 45 60 75 90
Anchoring method Bedding dip angle/(°)
(a) Variation pattern of average dissipated energy (b) Variation in dissipated energy of each anchored
in specimens under different anchoring methods specimen with different bedding dip angles

图 11 不同锚固方式下层理试样耗散能曲线
Fig. 11 Dissipated energy of bedding specimens with different anchoring methods

2.3 破裂及分形特征
2.3.1 最终破坏形态
图 12 为不同层理倾角下各类试样的最终破坏形态图。可以看出，在不同锚固方式下，随层理倾角
θ =45°时破碎程度最高。其中无锚试样在层理倾角较小时，破
增大，破碎程度均呈现先提高后降低，在
碎试块均表现为 1～2 个过形心的贯穿破坏面，但粉末状碎屑增多；当 θ 增大到 45°时，破碎程度最高，大
θ =75°时试样表现出明
尺寸碎块消失，粉末状碎屑大幅增加；随层理倾角进一步增大，破碎程度减弱；当
θ =90°时，因岩体抗拉极限到达极小值，破碎程度再度
显的顺层理剪切破坏，均为顺层理片状岩块；当
提高。

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