動靜條件下巷道圍巖破壞機理試驗與數值模擬研究.pdf

1、目前，隨著淺部煤炭資源的枯竭，煤炭開采已經進入深部，原本應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問題。因此，研究深部高地應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。
　　本文采用地質力學模型試驗和數值計算相結合的研究手段對深部高地應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集團

2、聯合研制的“深部巷道圍巖破裂機理與支護技術模擬試驗系統”對模型試驗部分進行研究;采用Flac3D模擬為主，ANSYS建模為輔的數值模擬手段對深部巷道破裂機理進行數值模擬研究。本文的主要內容包括如下幾個部分:
　　1.開展了靜態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環帶狀間隔分區破裂現象;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，底腳處應力集中，產生向下裂縫。
　　2.采用數值計算方法對模型試驗進行了模擬與深化研究。數值計算結果與模型試驗結果吻合較好，其中巷道傾角30°時，圍巖的塑性區和應變軟化區體積最大;巷道水平夾角在30°上下時，圍巖塑性區體積、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定，塑性區體積越大。
　　3.運用FLAC3D的FISH語言開發了深部隧洞開挖動態卸載圍巖響應模擬計算程序