(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211256429.8 (22)申请日 2022.10.14 (71)申请人 中国矿业大 学 （北京） 地址 100083 北京市海淀区学院路丁1 1号 申请人 山东能源集团有限公司 　山东大学　 北京力岩科技有限公司 　 北京数字岩石科技有限公司 (72)发明人 江贝　吴文瑞　王琦　张后全　 马凤林　章冲　李士栋　杨军　 徐奴文　任文涛　张晓　薛浩杰　 王帅　 (74)专利代理 机构 济南圣达知识产权代理有限 公司 372 21 专利代理师 武博(51)Int.Cl. G01N 3/30(2006.01) G01N 3/02(2006.01) G01N 3/06(2006.01) (54)发明名称 锚网耦合支护岩体动力冲击试验与评价方 法 (57)摘要 本发明提供锚网耦合支护岩体动力冲击试 验与评价方法， 涉及岩石力学领域。 针对目前锚 杆锚网耦合支护岩体的抗冲击性能不便获取的 问题， 通过对布置有锚 杆锚网的耦合岩体试样进 行高应变率冲击试验， 并配置相应的监测组件对 冲击试验过程进行监测， 建立岩体表面应变、 裂 纹演化特征、 岩体破坏强度、 锚 杆变形量、 吸能能 力提高系数和岩体碎屑分布特征评价指标， 对动 力冲击条件 下岩体锚固效果进行评价。 具体步骤 如下： 对立方体岩体试件非冲击面布置锚网和锚 杆并预紧， 对试件表面喷涂散斑， 获取耦合试件； 对耦合试件布置监测组件， 施加高应变率冲击载 荷； 通过监测组件获取耦合试件在冲击下的数 据， 收集岩体碎屑； 对获取的数据进行处理分析， 依据指标对 锚固效果进行评价。 权利要求书1页 说明书5页 附图3页 CN 115326601 A 2022.11.11 CN 115326601 A 1.锚网耦合支护岩体动力冲击试验与评价方法， 其特 征在于， 包括： 对立方体岩体试件非冲击面布置锚网和锚杆并预紧， 对试件表面喷涂散斑， 获取耦合 试件； 对耦合试件布置监测组件， 并施加高应 变率冲击载荷； 通过监测组件获取耦合试件在冲击下的数据， 收集岩体碎屑； 对获取的数据进行处 理分析， 依据指标对 锚固效果进行评价； 其中， 锚固效果指标包括： 岩体表面应变、 裂纹演化特征、 岩体破坏强度、 锚杆变形量、 吸能能力提高系数和岩体碎屑分布特 征。 2.如权利要求1所述的锚网耦合支护岩体动力冲击试验与评价方法， 其特征在于， 所述 锚杆布置在试件侧面的四角位置， 该侧面四角位置 分别设有贯穿试件的锚杆， 布置锚网后， 对锚杆施加预紧力。 3.如权利要求1所述的锚网耦合支护岩体动力冲击试验与评价方法， 其特征在于， 所述 锚网围绕试件非冲击面连续布置， 包裹试件并避让锚杆， 锚杆两端安装压力监测元件。 4.如权利要求2或3所述的锚网耦合支护岩体动力冲击试验与评价方法， 其特征在于， 所述试件上锚杆的预紧力可调节， 对不同试样配置不同预紧力分别获取冲击试验数据， 对 比分析不同预紧力下 试样的抗冲击能力。 5.如权利要求1所述的锚网耦合支护岩体动力冲击试验与评价方法， 其特征在于， 所述 监测组件包括压力监测元件、 应力应变监测元件、 位移监测元件及图像采集元件； 压力监测 元件布置于锚杆， 应力应变监测元件布置于耦合试件， 位移 监测元件布置于耦合试件侧面， 以监测岩体、 锚网及锚杆位移， 图像采集元件获取冲击试验时的图像。 6.如权利要求1所述的锚网耦合支护岩体动力冲击试验与评价方法， 其特征在于， 对耦 合试件表面变形前后的散斑图像灰度进行相关性计算， 获取试件的位移和应变参数， 计算 耦合试件岩体表面应 变分布。 7.如权利要求1所述的锚网耦合支护岩体动力冲击试验与评价方法， 其特征在于， 采用 盒维数法进行测量， 采用不同码尺的正方形格子覆盖所测 量区域， 给定格子的码尺并计算 出覆盖图像所需的方格的数目， 进行拟合获取岩石裂纹分形维数， 计算裂纹演化特 征。 8.如权利要求1所述的锚网耦合支护岩体动力冲击试验与评价方法， 其特征在于， 利用 布置在锚杆上的动态压力 传感器监测得到压力随时间变化曲线， 定义曲线峰值点为岩体破 坏强度； 利用激光引伸计实时测量锚杆位移， 并计算锚杆的延伸率， 得到锚杆变形量。 9.如权利要求1所述的锚网耦合支护岩体动力冲击试验与评价方法， 其特征在于， 分别 计算耦合试件吸收的能量和无支护岩 体试件吸收的能量， 吸能能力提高系数等于耦合试件 吸收的总能量与无支护岩体试件吸 收的总能量之比； 将锚网耦合支护岩体破坏后的碎屑按照粒径大小进行筛分， 获取粒径不同的多组碎 屑， 计算每组碎屑质量占总质量的比值。 10.如权利要求1所述的锚网耦合支护岩体动力冲击试验与评价方法， 其特征在于， 所 述评价包括以下步骤： 将各个评价指标进行 标准化处理； 采用主客观综合赋权方法求取 各个指标的权 重； 利用模糊综合评价法对岩体锚固效果进行评价。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115326601 A 2锚网耦合支护岩体动力冲击 试验与评价 方法 技术领域 [0001]本发明涉及岩石力学领域， 具体涉及锚网耦合支护岩体动力冲击试验与评价方 法。 背景技术 [0002]随着煤炭资源开采深度的不断增加， 冲击地压、 巷道围岩大变形等深部工程灾害 日益增多， 给深部资源的高效开采造成了很大 的威胁。 冲击地压是采掘 工作面岩体集聚的 弹性变形能突然释放， 产生强烈振动， 造成岩体剧烈破坏的动力灾害。 [0003]锚杆 （索） ‑网耦合支护是一种经济有效的支护方式， 锚网可将锚杆 （索） 预紧力的 点荷载转化为面荷载， 扩大主动支护有效面积， 提高围岩的自承能力， 从而提高围岩抵抗动 力扰动与冲击的能力。 为了测试锚杆锚网耦合后的抗冲击性能， 需要可以模拟支护岩体剧 烈破坏现象和过程的测试装置。 现有的实验室测试设备均是将锚杆一端固定， 对锚杆的另 一端直接施加冲击荷载， 这样实际测得的锚杆抗冲击性能包括锚杆全部长度受拉伸长所吸 收的能量， 测试得到的结果与锚杆现场特性有较大差别， 目前的试验设备不能真实反 映锚 杆锚网‑围岩之间的相互作用， 即锚杆锚网承受的冲击荷载与现场实际情况不一致， 而且不 能直接反 映在冲击荷载作用下锚杆锚网耦合体对围岩的加固作用， 同时， 岩体剧烈破坏时 为高应变率破坏， 对于锚网耦合支护岩体高应变率下动力测试难以进行， 缺 乏相应的测试 方法， 难以得到锚杆锚网与岩体之间的相互耦合作用机理。 发明内容 [0004]本发明的目的是针对现有技术存在的缺陷， 提供锚网耦合支护岩体动力冲击试验 与评价方法， 通过对布置有锚杆锚网的耦合岩体试样进行高应变率冲击试验， 并配置相应 的监测组件对冲击试验过程进行监测， 设定评价指标对处理后的参数进行评价， 辅助研究 锚杆锚网耦合体与岩体之间的作用机理。 [0005]锚网耦合支护岩体动力冲击试验与评价方法， 采用以下 方案： 包括： 对立方体岩体试件非冲击面布置锚网和锚杆并预紧， 对试件表面喷涂散斑， 获取 耦合试件； 对耦合试件布置监测组件， 并施加高应 变率冲击载荷； 通过监测组件获取耦合试件在冲击下的数据， 收集岩体碎屑； 对获取的数据进行处 理分析， 依据指标对 锚固效果进行评价； 其中， 锚固效果指标包括： 岩体表面应变、 裂纹演 化特征、 岩体破坏强度、 锚杆变形 量、 吸能能力提高系数和岩体碎屑分布特 征。 [0006]进一步地， 所述锚杆布置在试件侧面的四角位置， 该侧面四角位置分别设有贯穿 试件的锚杆， 布置锚网后， 对 锚杆施加预紧力。 [0007]进一步地， 所述锚网围绕试件非冲击面连续布置， 包裹试件并避让锚杆， 锚杆两端说　明　书 1/5 页 3 CN 115326601 A 3