Page 98 - 《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

对比不同锚固方式下试样的单位耗散能指 No-anchor
λ 变化趋势，可以看出，无锚试样随层理倾角 End-anchor
数 Semi-anchor
λ 在 间波 Full-anchor
增大，其单位耗散能指数 37.74～52.26
动，平均为 45.53，变化幅值为 14.51。经锚固后， 60
试样的单位耗散能指数提高，说明随锚固长度 Unit disspated energy index 70
的 增 大 ， 单 位 破 碎 所 需 能 量 增 加 ， 其 值 分 别 为 50
50.12、58.66 和 63.43，全锚固下的 λ 较无锚试样
提升为 39.3%，锚固效应对试样破坏起到了显著 40
的约束效果，试样破坏所需能量达到极大值。
0 15 30 45 60 75 90
在层理倾角方面，不同层理倾角下，端锚试 Bedding dip angle/(°)
样 单 位 耗 散 能 指 数 λ 较 无 锚 试 样 分 别 提 升 了
图 15 不同锚固方式下层理试样单位
6.52、 4.23、 5.32、 3.64、 2.96、 1.78 和 7.67， 在 耗散能指数曲线
θ =45°～75°内试样发生滑移剪切破坏时，较其余 Fig. 15 Curve of unit dissipated energy index for bedding
θ =45°时 specimens under different anchoring methods
倾角下提升幅值较小，试样全锚固时在
提升幅值最显著，提升了 21.23。这是因为锚固
效应影响了试样裂纹的发育路径，从顺层理的剪切破坏转为贯穿层理的剪切破坏，使得试样的破坏难度
λ 提升幅值最显著 [30] 。
提高，此层理倾角下单位耗散能指数
3 结 论

∅ 75 mmSHPB 装置，选用 0°、15°、30°、45°、60°、75°和 90°等 7 个层理倾角的试样，分别设置无
利用
锚试样、端锚试样、半锚试样和全锚试样进行冲击压缩试验，分析了不同锚固方式和层理倾角对岩体力
学特性、能量演化规律及破裂分形影响规律，得到了以下结论。
(1) 随层理倾角增大，无锚试样强度先减小后增大，变化曲线呈 V 形特征；试样锚固后，强度得到明
显提高，随锚固长度增大，曲线向倒 V 形特征转化，在 θ =45°时强度达到极大值。
(2) 不同锚固方式下层理试样的能量变化特征相似，随层理倾角增大，反射能曲线呈 V 形特征，透射
能逐渐减小，耗散能则逐渐增大，锚固方式仅影响曲线整体水平，在试样全锚固时，反射能达到极小值，
透射能和耗散能达到极大值。
(3) 不同锚固方式下层理倾角试样的破坏形态主要表现为劈裂破坏、剪切破坏及混合破坏等 3 种模
式，破坏程度随锚固长度增大依次减弱，全锚时试样破坏程度最弱；计算了分形维数 D，与层理倾角的关
系呈倒 V 形；单位耗散能指数 λ 曲线则呈现 V 形特征，在 θ =45°时达到极小值，全锚试样的单位耗散能指
数最高，表明其抗破坏能力最强。

参考文献：

[1] XU H C, ZHANG Y, ZHAO C W, et al. Creep structure effect of layered rock mass based on acoustic emission characteristics [J].
Shock and Vibration, 2021(18): 1–14. DOI: 10.1155/2021/7419741.
[2] 周喻, 李程, 王文林, 等. 单轴压缩条件下含层理煤岩力学特性的细观研究 [J]. 中南大学学报 (自然科学版), 2022, 53(10):
4036–4047. DOI: 10.11817/j.issn.1672-7207.2022.10.023.
ZHOU Y, LI C, WANG W L, et al. A meso-level study on mechanical properties of bedding coal under uniaxial compression [J].
Journal of Central South University (Science and Technology), 2022, 53(10): 4036–4047. DOI: 10.11817/j.issn.1672-7207.
2022.10.023.
[3] 李地元, 邱加冬, 李夕兵. 冲击载荷作用下层状砂岩动态拉压力学特性研究 [J]. 岩石力学与工程学报, 2015, 34(10):
2091–2197. DOI: 10.13722/j.cnki.jrme.2015.0519.
LI D Y, QIU J D, LI X B. Experimental study on dynamic tensile and compressive properties of bedding sandstone under
impact loading [J]. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering, 2015, 34(10): 2091–2197. DOI: 10.13722/j.cnki.jrme.

061421-14