摘要
层状岩体是由岩块和层理面、节理、裂隙等组成的不连续结构体，广泛存在于沉积岩地层中。随着构建于层状岩体中的地下工程不断涌现，尤其是顺槽等矩形巷道的直接顶和老顶，其稳定性受岩体强度、层间粘结力和竖向裂隙间距等控制，易产生顶板下挠等变形和失稳破坏。 本文依托巩义瑶岭煤业15采区15070、15090顺槽顶板层状围岩支护工程，以预制裂隙层状岩梁为研究对象，通过室内三点弯曲试验及数值模拟，研究层状岩梁受弯时诱导裂隙扩展、层间粘结破坏、岩层偏折、裂隙穿透等裂纹发展、绕行过程和裂纹扩展机理。主要研究工作及成果如下： （1）采用普通硅酸盐水泥砂浆制备类沉积岩材料，经多组适配，得到配合比为硅酸盐水泥（C):石英砂（S):水（W)为1:1:0.6的砂浆试件，物理、力学参数和单轴、三轴压缩力-位移曲线与天然沉积岩类似，可以作为类岩石材料。采用分层浇筑方法，通过控制上、中、下三层浇筑时间间隔可以得到不同层间粘结强度的岩梁试件。试件中间层的竖向裂隙和下层的诱导裂隙可以通过浇筑试件时在模具中插入塑料片预制。 （2）开展了三点弯曲试验，分析了不同层间粘结强度条件下，裂纹在层状裂隙岩梁中的扩展演化规律，发现裂纹在层状岩梁中的演化是偏折扩展、穿透岩层或两者合并的过程。 （3）采用ABAQUS数值模拟，与物理模型试验的结果进行比对，进一步探索了含预制裂隙的层状岩梁裂纹扩展机理，结果表明中间岩层的裂隙间距、中间岩层强度、层间粘结强度、支座距离等因素均会对裂纹在层状岩梁扩展规律产生影响。
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