高地應(yīng)力巷道圍巖的蠕變數(shù)值模擬

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1、第卷第期采礦與安全工程學(xué)報(bào)年月文章編號(hào)!高地應(yīng)力巷道圍巖的蠕變數(shù)值模擬邵祥澤!潘志存!張培森濟(jì)寧監(jiān)獄金橋煤礦山東濟(jì)寧河海大學(xué)土木工程學(xué)院江蘇南京摘要!通過(guò)分析高地應(yīng)力下巷道圍巖的變形破壞持點(diǎn)采用模型模型計(jì)算模式利用程序進(jìn)行模擬研究該程序采用顯式差分法可模擬巖土或其他村料的三維力學(xué)行為包括村料的屈服塑性流動(dòng)粘性流動(dòng)軟化直至大變形為了分析不同原巖應(yīng)力村料的彈性模量及粘滯系數(shù)對(duì)巷道圍巖影響分別采用了不同深度及不同比例系數(shù)研究結(jié)果表明巷道圍巖的位移移近量隨著時(shí)間的增加而增加但最終趨于穩(wěn)定其開(kāi)始時(shí)存在位移移近加速段為此建議高應(yīng)力條件下支護(hù)一定要及時(shí)這對(duì)高地應(yīng)力巷道施1具有一定的指導(dǎo)

2、意義關(guān)鍵詞!高地應(yīng)力蠕變粘彈性中圖分類(lèi)號(hào)!文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼!隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)快速發(fā)展我國(guó)對(duì)能源的應(yīng)力分布區(qū)圍巖穩(wěn)定性分析中必須考慮巖石的流需求日益增加目前有些煤礦都已向更深的水平延變特性伸工程實(shí)踐表明地下銅室開(kāi)挖后巖體的應(yīng)力調(diào)從流變的角度運(yùn)用流變力學(xué)理論對(duì)高地應(yīng)整和變形破壞隨時(shí)間變化而發(fā)展尤其采深逐漸增力下巷道圍巖進(jìn)行分析研究求解出圍巖的應(yīng)力加原巖應(yīng)力越來(lái)越大巷道圍巖的應(yīng)力應(yīng)變的時(shí)位移隨時(shí)間的變化關(guān)系式進(jìn)而利用數(shù)值模擬軟件間效應(yīng)就更為顯著因此在地下工程尤其是高地進(jìn)行模擬分析收稿日期!作者簡(jiǎn)介!邵祥澤男山東省壽光縣人工程師從事煤礦生產(chǎn)及管理方面的研究采礦與安全工程學(xué)報(bào)第卷目前有

3、不少學(xué)者從事此方面的研究工作如脆延轉(zhuǎn)化特性巖石的流變特性巖石的強(qiáng)度特薛琳以圓形巷道為例討論了圍巖支護(hù)系統(tǒng)應(yīng)力征以及巖石的破壞特征尤其是巖爆等由上述的論與變形的時(shí)間效應(yīng)建立了巷道圍巖支護(hù)系統(tǒng)軸彈述可知隨著開(kāi)采深度的增加一系列工程災(zāi)害如性分析的一種新方法蠕變?nèi)崃糠ǖ玫絿鷰r支巖爆煤與瓦斯突出頂板垮落底板突水以及巷道護(hù)系統(tǒng)的適用于反問(wèn)題的軸彈性應(yīng)力解與位移解的流變形破壞等問(wèn)題將日益嚴(yán)重筆者試圖通過(guò)采對(duì)于反問(wèn)題巷道圍巖支護(hù)系統(tǒng)的新的軸彈性分析用大型商業(yè)化軟件對(duì)不同原巖應(yīng)力材料的彈性模方法使有支護(hù)和無(wú)支護(hù)圍巖可以依據(jù)相同的軸彈量及軸滯系數(shù)對(duì)巷道圍巖的時(shí)間效應(yīng)進(jìn)行模擬分性反分析的解析方

4、法識(shí)別圍巖的力學(xué)模型和反演析力學(xué)參數(shù)解決了軸彈性位移反分析解析方法實(shí)用目前用于進(jìn)行巖土工程的數(shù)值計(jì)算軟件發(fā)展化中的一個(gè)重要問(wèn)題華心祝建立了雙向不等壓迅速例如等以往的錨注軟巖巷道計(jì)算模型將巷道圍巖分為錨注加固數(shù)值模擬通常把空間問(wèn)題簡(jiǎn)化為平面問(wèn)題應(yīng)用二區(qū)和未注圍巖區(qū)分別采用不同的軸彈性模型解維的平面應(yīng)變模型而三維數(shù)值計(jì)算具有更客觀(guān)出錨注軟巖巷道圍巖應(yīng)力位移軸彈性解同實(shí)際準(zhǔn)確形象等諸多優(yōu)點(diǎn)是模擬空間結(jié)構(gòu)受力及變形觀(guān)測(cè)得到的錨注軟巖巷道位移曲線(xiàn)作比較證明其的重要手段是由美國(guó)軸彈性解是正確的研究結(jié)果對(duì)軟巖巷道錨注設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的三維顯式有限差分法程序它可具有一定的參考意義王祥秋基于軟弱圍

5、巖的蠕以模擬巖土及其他材料的三維力學(xué)行為該程序具變損傷機(jī)理提出了圍巖蠕變損傷具有變形損傷與有強(qiáng)大的前后處理功能能很好地模擬地質(zhì)材料在時(shí)間損傷耦合效應(yīng)的觀(guān)點(diǎn)運(yùn)用模型引入達(dá)到強(qiáng)度極限或屈服極限時(shí)發(fā)生的破壞或塑性流蠕變損傷變量采用位移反分析方法對(duì)圓形巷道的動(dòng)的力學(xué)行為特別適用于分析漸進(jìn)破壞和失穩(wěn)以軸彈性變形規(guī)律進(jìn)行研究得出軟巖巷道合理支護(hù)及模擬大變形它包含了種彈塑性材料本構(gòu)模時(shí)間的確定方法通過(guò)工程實(shí)例證明該方法是合理型有靜力動(dòng)力蠕變滲流溫度種計(jì)算模式的王永巖對(duì)深部工程中不同深度的巷道圍巖在各種模式間可互相耦合可模擬多種結(jié)構(gòu)形式如高地應(yīng)力作用下的蠕變破壞過(guò)程進(jìn)行了數(shù)值模擬巖體土體

6、或其他材料實(shí)體梁錨元樁殼以及人得到了時(shí)間蠕變水平地應(yīng)力蠕變曲線(xiàn)組和時(shí)間工結(jié)構(gòu)如支護(hù)襯砌錨索巖栓摩擦樁板樁界水平地應(yīng)力蠕變?nèi)S曲面應(yīng)用面單元等可模擬復(fù)雜的巖土工程或力學(xué)問(wèn)題因和破壞準(zhǔn)則獲得了高地應(yīng)力巖體的蠕變此本文將采用對(duì)高地應(yīng)力巷道圍巖的移破壞規(guī)律并計(jì)算驗(yàn)證了鄭榕明和孫鉤提出的非線(xiàn)近量隨時(shí)間及材料屬性的變化關(guān)系進(jìn)行模擬分性流變理論李德海采用軸彈性理論的對(duì)應(yīng)原析理對(duì)軸對(duì)稱(chēng)圓巷的軸彈性模型進(jìn)行了分析從而高地應(yīng)力下巷道緘彈性計(jì)算模型的選用得出了該模型位移場(chǎng)的理論解并利用大型通用有限元分析軟件對(duì)軸對(duì)稱(chēng)圓巷的軸彈性目前用來(lái)計(jì)算軸彈性介質(zhì)的計(jì)算模型很多考模型位移場(chǎng)進(jìn)行了數(shù)值模擬分析在

7、此基礎(chǔ)上對(duì)慮到高地應(yīng)力下巷道圍巖的變形特點(diǎn)采用理論解析解和數(shù)值模擬解進(jìn)行了對(duì)比分析楊治模型模型該模型的組林針對(duì)板裂和似板裂介質(zhì)結(jié)構(gòu)圍巖體的流變特成元件如圖所示性建立了軸彈性圍巖巖層的屈曲模型給出了可描述巷道圍巖蠕變特征的巖板松弛模數(shù)及在一定載荷作用下軸彈性巖板的屈曲和后屈曲臨界載荷特性曲線(xiàn)分析計(jì)算表明當(dāng)巖板的壓應(yīng)力水平增大到亞臨界屈曲狀態(tài)時(shí)由于材料的非穩(wěn)定蠕變特征將引起巖層的分岔失穩(wěn)圍巖發(fā)生后屈曲破壞圖流變模型后屈曲模態(tài)幅值可作為巖層破壞的位移判據(jù)及時(shí)間判據(jù)周宏偉謝和平介紹了深部開(kāi)采現(xiàn)狀模型的本構(gòu)方程為深部開(kāi)采面臨的技術(shù)難題以