動(dòng)靜條件下巷道圍巖破壞機(jī)理試驗(yàn)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(kāi)采已經(jīng)進(jìn)入深部，原本應(yīng)用于淺部的理論不再適用于深部巷道問(wèn)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(guó)防以及核廢料儲(chǔ)存等部門(mén)也遇到了深部巖體開(kāi)挖的工程技術(shù)問(wèn)題。因此，研究深部高地應(yīng)力巷道的破裂機(jī)理是十分迫切和必要的，并且能夠?yàn)樯畈肯锏赖闹ёo(hù)提供理論依據(jù)。
　　本文采用地質(zhì)力學(xué)模型試驗(yàn)和數(shù)值計(jì)算相結(jié)合的研究手段對(duì)深部高地應(yīng)力巷道的破裂機(jī)理進(jìn)行研究，主要采用總參工程兵科研三所和淮南礦業(yè)集團(tuán)

2、聯(lián)合研制的“深部巷道圍巖破裂機(jī)理與支護(hù)技術(shù)模擬試驗(yàn)系統(tǒng)”對(duì)模型試驗(yàn)部分進(jìn)行研究;采用Flac3D模擬為主，ANSYS建模為輔的數(shù)值模擬手段對(duì)深部巷道破裂機(jī)理進(jìn)行數(shù)值模擬研究。本文的主要內(nèi)容包括如下幾個(gè)部分:
　　1.開(kāi)展了靜態(tài)開(kāi)挖圍巖破壞機(jī)理模型試驗(yàn)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(kāi)洞荷載不同，最大荷載相同時(shí)，開(kāi)洞荷載較小者，破壞范圍及程度小;巷道形狀對(duì)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(shí)，底腳處應(yīng)力集中，產(chǎn)生向下裂縫。
　　2.采用數(shù)值計(jì)算方法對(duì)模型試驗(yàn)進(jìn)行了模擬與深化研究。數(shù)值計(jì)算結(jié)果與模型試驗(yàn)結(jié)果吻合較好，其中巷道傾角30°時(shí)，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(shí)，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(yùn)用FLAC3D的FISH語(yǔ)言開(kāi)發(fā)了深部隧洞開(kāi)挖動(dòng)態(tài)卸載圍巖響應(yīng)模擬計(jì)算程序