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文檔簡介
1、隨著我國西部大開發(fā)戰(zhàn)略的實施和能源需求的增長,煤礦建設(shè)重點也在向西部轉(zhuǎn)移。西部礦區(qū)白堊系地層以砂巖和泥巖等為主,強(qiáng)度低、膠結(jié)弱,屬于軟巖。在白堊系地層中進(jìn)行凍結(jié)法鑿井時,凍結(jié)壁的變形和穩(wěn)定性直接決定于軟巖凍結(jié)后的力學(xué)性狀。通過大量的巖石瞬時和蠕變試驗,結(jié)合損傷和流變力學(xué)理論,建立能反映白堊系地層凍結(jié)軟巖力學(xué)規(guī)律的本構(gòu)模型。本文所做工作如下:
對白堊系地層軟巖在不同溫度下進(jìn)行三軸壓縮試驗,獲得了瞬時力學(xué)參數(shù)與溫度、圍壓的關(guān)系。在
2、同溫下,軟巖峰值強(qiáng)度、彈性模量均隨圍壓的增加而提高,而同壓下兩者則隨溫度的降低而增大。為正確描述白堊系地層凍結(jié)軟巖的五階段應(yīng)力-應(yīng)變曲線,假定軟巖存在初始損傷,建立損傷恢復(fù)變量,獲得了裂隙壓密段的損傷表達(dá)式,認(rèn)為軟巖微元強(qiáng)度符合Weibull概率分布,并考慮到材料損傷部分應(yīng)力由殘余強(qiáng)度承擔(dān),建立了凍結(jié)軟巖的增量型統(tǒng)計損傷本構(gòu)模型,將模型嵌入ABAQUS有限元程序,對三軸試驗進(jìn)行模擬,驗證了模型的正確性。
通過不同溫度下的三軸蠕
3、變試驗結(jié)果可知,白堊系地層凍結(jié)軟巖具有明顯的三階段蠕變性質(zhì),且隨著溫度降低,軟巖總?cè)渥兞繙p少,長期強(qiáng)度升高。利用Mohr-Coulomb屈服準(zhǔn)則修正西原模型的黏塑性元件,同時引入改進(jìn)的Kachanov蠕變損傷律,建立了可描述凍結(jié)軟巖三階段蠕變特征的蠕變損傷本構(gòu)模型。
推導(dǎo)了蠕變損傷模型的有限元解析方法,對ABAQUS軟件進(jìn)行二次開發(fā)。利用ABAQUS對泊江海子礦井筒開掘進(jìn)行數(shù)值模擬,并獲得在不同段高條件下,凍結(jié)壁的應(yīng)力場和位移
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