巷道圍巖破壞機(jī)理的離散元分析.pdf

1、當(dāng)巷道開挖成型后，圍巖的應(yīng)力狀態(tài)將在很長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)不斷調(diào)整，圍巖的應(yīng)力發(fā)展?fàn)顩r是什么樣的，能不能通過更為直觀的方式來再現(xiàn)圍巖整個(gè)的力學(xué)分布，從而為巷道的支護(hù)與維護(hù)提供理論依據(jù)，保證巷道在整個(gè)服務(wù)年限內(nèi)穩(wěn)定可靠，達(dá)到安全生產(chǎn)的目的。 巖體材料與一般材料相比，其最大的特點(diǎn)就是結(jié)構(gòu)上的不連續(xù)。對(duì)巖體來說，它多為層面和節(jié)理面等弱面所切割，從更廣的范圍來看時(shí)常受構(gòu)造帶影響，這些都會(huì)對(duì)我們的巖體工程(隧道工程、井巷工程)產(chǎn)生控制性影響，在這種情

2、況下分析問題的方法選擇就顯得非常重要了。目前的數(shù)值計(jì)算分析方法主要基于連續(xù)介質(zhì)模型，這種方法不能很好地分析巖體的大變形問題，在小尺度范圍內(nèi)不能真實(shí)地反映材料的離散性特征。 本文基于以上問題的認(rèn)識(shí)，以某新建礦井為依托，主要采用離散元方法，對(duì)巷道漸進(jìn)性破壞機(jī)理進(jìn)行深入的分析研究，論文的主要工作包括以下幾點(diǎn)： 1.闡述顆粒離散元的基本原理，論述了細(xì)觀參數(shù)的選定方法，通過雙軸加載試驗(yàn)詳細(xì)分析了主要細(xì)觀參數(shù)對(duì)宏觀力學(xué)性質(zhì)的影響規(guī)律

3、，為選取合適的細(xì)觀參數(shù)提供思路； 2.結(jié)合某工程實(shí)例，經(jīng)多次試算后，標(biāo)定了細(xì)觀力學(xué)參數(shù)。對(duì)地下141m處巷道開挖后圍巖的變形及破壞過程進(jìn)行模擬分析，對(duì)數(shù)值模型進(jìn)行必要的簡(jiǎn)化與假設(shè)，在等圍巖的狀態(tài)下，詳細(xì)分析了巷道不同部位處圍巖的應(yīng)力特征，同一位置處隨距離變化的應(yīng)力變化特征，當(dāng)巷道穩(wěn)定時(shí)，對(duì)巷道各部位應(yīng)力分布特征作分析，得到圍巖應(yīng)力分布特征圖。從應(yīng)力路徑角度對(duì)巷道破壞特征進(jìn)行了分析，得到了符合工程實(shí)際的認(rèn)識(shí)； 3.在采用同

4、一細(xì)觀參數(shù)的情況下，對(duì)不同側(cè)壓力系數(shù)下的巖體開挖后圍巖漸進(jìn)性破壞過程進(jìn)行模擬分析，當(dāng)側(cè)壓力系數(shù)為0.5時(shí)，對(duì)巷道圍巖的應(yīng)力調(diào)整過程進(jìn)行詳細(xì)分析，并對(duì)巷道變形破壞特征進(jìn)行了分析；當(dāng)巷道的大主應(yīng)力方向?yàn)樗较驎r(shí)，即巷道可能處于受水平向擠壓的地層中，以側(cè)壓力系數(shù)為1.5，對(duì)其破壞過程進(jìn)行模擬，并對(duì)比分析其穩(wěn)定性與破壞形態(tài)?？梢钥吹?，側(cè)壓力系數(shù)為1.0時(shí)，巷道能很好的自穩(wěn)，圍巖有較好的成拱效應(yīng)；側(cè)壓力系數(shù)為0.5時(shí)，巷道中部圍巖首先破壞；側(cè)壓力