煤巖局部化變形及含斷層工作面沖擊預(yù)警研究.pdf

1、利用數(shù)值模擬來預(yù)演或重現(xiàn)采掘過程中不同區(qū)域的應(yīng)力演化過程，能夠預(yù)測動(dòng)力災(zāi)害的可能危險(xiǎn)區(qū)域，但在數(shù)值模擬中，通過用應(yīng)力與位移監(jiān)測量來劃定沖擊危險(xiǎn)區(qū)域不夠嚴(yán)謹(jǐn)，沖擊危險(xiǎn)時(shí)應(yīng)力與位移的閥值也會(huì)受到許多因素的影響，難以確定。局部化變形作為巖土材料在荷載作用下常見的一種變形模式，是材料失穩(wěn)及破壞的起因和前兆，認(rèn)為材料的失穩(wěn)和破壞歸因于材料在變形過程中某個(gè)局部區(qū)域的變形模式發(fā)生了分叉，利用該理論可為數(shù)值模擬預(yù)測斷層沖擊地壓提供新的研究思路和方法。本

2、文采用臨界微小擾動(dòng)時(shí)斷層滑移量分叉現(xiàn)象作為判斷斷層滑移失穩(wěn)發(fā)生的指標(biāo)，從而對斷層沖擊地壓臨界距離進(jìn)行有效預(yù)測，對斷層沖擊地壓防治提供科學(xué)指導(dǎo)。主要工作如下:
　　(1)利用Mohr-Coulomb屈服準(zhǔn)則，推導(dǎo)了巖石峰后軟化階段應(yīng)力斜率，分析了峰后軟化程度對試件失穩(wěn)的影響;針對彈脆性巖石材料，在滿足均勻變形與非均勻變形時(shí)的兩組解在滿足邊界條件和平衡方程時(shí)，求出了平面應(yīng)變條件下的單向壓縮時(shí)分叉解，并利用FLAC3D模擬結(jié)果證實(shí)了理論

3、解的正確性，并得到了分叉點(diǎn)與失穩(wěn)點(diǎn)之間的關(guān)系。
　　(2)利用數(shù)值模擬的方法，驗(yàn)證了施加缺陷擾動(dòng)得到的巖石材料分叉點(diǎn)方法的合理性，提出了一種判斷巖石結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的數(shù)值方法，可以有效的解決以往危險(xiǎn)閥值主觀確定的問題。試件的應(yīng)力分叉點(diǎn)位置都在應(yīng)力峰值之后，對試件中間位置的擾動(dòng)對應(yīng)力分叉的影響比較敏感。含弱面試件軸向應(yīng)變增大到一定程度時(shí)，試件基體會(huì)發(fā)生滑移。無弱面的試件的應(yīng)力峰值遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于有弱面試件的應(yīng)力峰值。
　　(3)采用FLAC

4、3D數(shù)值模擬軟件模擬了試件的剪切帶形成過程。端面效應(yīng)影響著試件剪切帶的形成，在不同的端面條件下，試件的剪切帶形狀不同。對含有缺陷的巖石試件，剪切帶總是從缺陷位置處開始啟動(dòng)，缺陷位置對剪切帶最終的形狀影響比較顯著。
　　(4)通過對含斷層沖擊工作面回采過程數(shù)值模擬研究，采用微小擾動(dòng)斷層滑移響應(yīng)準(zhǔn)則對斷層沖擊地壓發(fā)生機(jī)制進(jìn)行理論分析。研究利用微小擾動(dòng)時(shí)斷層滑移量分叉準(zhǔn)則作為判斷斷層沖擊失穩(wěn)預(yù)警的指標(biāo)，并對斷層沖擊地壓臨界距離的有效預(yù)測