基于非線性損傷的巷道開挖面附近圍巖變形及支護研究.pdf

1、巷道開挖過程中，圍巖內(nèi)應(yīng)力重新分布并產(chǎn)生變形破壞，為保證巷道的穩(wěn)定及正常使用，有必要對其穩(wěn)定性及有效支護進行研究。本文考慮巷道圍巖的非線性力學(xué)響應(yīng)及巖體的損傷破壞特性，從巖體內(nèi)部微裂紋產(chǎn)生和擴展的損傷機理出發(fā)，建立巖體的非線性損傷本構(gòu)模型（“直線-曲線-直線”本構(gòu)模型），求得等壓荷載下圓形巷道圍巖不同區(qū)域半徑及位移的計算公式，并求出圍巖平衡方程。同時，引入巷道開挖面空間效應(yīng)原理，提出分步聯(lián)合支護方案控制圍巖變形，建立圍巖-支護耦合作用的

2、力學(xué)模型，并求得圍巖-支護相互作用實時解析解和相互作用平衡力。在此基礎(chǔ)上，通過算例分析初始損傷D0、軟化程度系數(shù)β和損傷比例系數(shù)k對塑性損傷區(qū)、流動損傷區(qū)分布范圍、應(yīng)力分布及位移的影響，也進一步分析了支護時機和支護強度對支護作用效果的影響。
　　文中以劉莊煤礦井底車場的巷道群為研究工程背景，利用3DEC數(shù)值模擬軟件分析不同支護時機(模擬支護結(jié)構(gòu)距離開挖面分別0.2m、1m和2m)和不同支護強度（模擬三種支護方案）條件下對圍巖變形的