動靜條件下巷道圍巖破壞機理試驗與數(shù)值模擬研究.pdf

1、目前，隨著淺部煤炭資源的枯竭，煤炭開采已經(jīng)進入深部，原本應(yīng)用于淺部的理論不再適用于深部巷道問題，巷道圍巖具有了新的破壞形式。除煤炭行業(yè)以外，石油、國防以及核廢料儲存等部門也遇到了深部巖體開挖的工程技術(shù)問題。因此，研究深部高地應(yīng)力巷道的破裂機理是十分迫切和必要的，并且能夠為深部巷道的支護提供理論依據(jù)。
　　本文采用地質(zhì)力學模型試驗和數(shù)值計算相結(jié)合的研究手段對深部高地應(yīng)力巷道的破裂機理進行研究，主要采用總參工程兵科研三所和淮南礦業(yè)集團

2、聯(lián)合研制的“深部巷道圍巖破裂機理與支護技術(shù)模擬試驗系統(tǒng)”對模型試驗部分進行研究;采用Flac3D模擬為主，ANSYS建模為輔的數(shù)值模擬手段對深部巷道破裂機理進行數(shù)值模擬研究。本文的主要內(nèi)容包括如下幾個部分:
　　1.開展了靜態(tài)開挖圍巖破壞機理模型試驗研究。巷道圍巖在軸向荷載作用下呈現(xiàn)環(huán)帶狀間隔分區(qū)破裂現(xiàn)象;開洞荷載不同，最大荷載相同時，開洞荷載較小者，破壞范圍及程度小;巷道形狀對巷道受力和破壞有重要影響，巷道斷面越光滑，破壞范圍及

3、程度越小;巷道傾角不為0時，底腳處應(yīng)力集中，產(chǎn)生向下裂縫。
　　2.采用數(shù)值計算方法對模型試驗進行了模擬與深化研究。數(shù)值計算結(jié)果與模型試驗結(jié)果吻合較好，其中巷道傾角30°時，圍巖的塑性區(qū)和應(yīng)變軟化區(qū)體積最大;巷道水平夾角在30°上下時，圍巖塑性區(qū)體積、位移等變化量或急劇增大，或明顯減小;跨度相同的巷道，巷道高度越大越不穩(wěn)定，塑性區(qū)體積越大。
　　3.運用FLAC3D的FISH語言開發(fā)了深部隧洞開挖動態(tài)卸載圍巖響應(yīng)模擬計算程序