浸水軟巖損傷破壞機(jī)理及巷道穩(wěn)定性控制研究.pdf

1、在高地應(yīng)力和地下水耦合的復(fù)雜環(huán)境中，地下工程巷道圍巖的物理力學(xué)性質(zhì)將發(fā)生很大的改變，再加之自然成巖成分復(fù)雜，對(duì)于含大量親水礦物成分的泥巖等軟弱巖體，水對(duì)圍巖造成的損傷有時(shí)比力學(xué)因素導(dǎo)致的損傷更為嚴(yán)重。本文從實(shí)驗(yàn)、理論和數(shù)值模擬方面對(duì)富水軟巖的破壞機(jī)理及軟巖巷道的長(zhǎng)期穩(wěn)定性控制問題開展研究：
　?。?）基于連續(xù)介質(zhì)損傷力學(xué)將水對(duì)巖石的損傷作用定義為對(duì)巖石力學(xué)參數(shù)的弱化效果。通過開展不同含水率下泥質(zhì)粉砂巖單軸壓縮試驗(yàn)引入與濕度相關(guān)的損

2、傷變量Dω并加以函數(shù)表征，并擬合出了軟巖在濕度場(chǎng)中的時(shí)效性損傷變量tD的表達(dá)式；
　?。?）基于切線法建立了以內(nèi)聚力和內(nèi)摩擦角為變量的等效 M-C巖石非線性破壞準(zhǔn)則，利用Flac3D內(nèi)嵌的FISH語(yǔ)言編制程序，實(shí)現(xiàn)內(nèi)聚力和內(nèi)摩擦角的動(dòng)態(tài)變化；通過相應(yīng)單軸壓縮試驗(yàn)的數(shù)值模擬證明了等效M-C準(zhǔn)則能夠有效的表征巖石非線性破壞特征和剪切、拉伸破壞狀態(tài)；
　　（3）結(jié)合時(shí)效性損傷變量 tD與現(xiàn)行的組合元件流變模型，以弱化流變參數(shù)的方式

3、建立了能夠具有衰減、穩(wěn)態(tài)和加速蠕變?nèi)齻€(gè)階段，瞬彈性、瞬塑性、粘彈性和粘塑性共存，并具有非線性破壞特征的修正Cvisc蠕變損傷本構(gòu)模型；
　?。?）將上述研究成果應(yīng)用于小屯煤礦受富水環(huán)境影響的16中07運(yùn)順軟巖巷道圍巖穩(wěn)定性的數(shù)值模擬研究中，從應(yīng)力場(chǎng)、位移場(chǎng)、塑性區(qū)分布等方面進(jìn)行了對(duì)比分析，結(jié)果表明了考慮水巖損傷作用的修正 Cvisc蠕變損傷本構(gòu)模型能較好的反映開水巖損傷作用對(duì)巷道穩(wěn)定性的影響，同時(shí)對(duì)比分析了錨桿-錨索與錨網(wǎng)噴不同支