考虑损伤及应变软化特性的巷道围岩变形破坏机理研究

来源 :中国矿业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:sidagongsi
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随着易开采矿产资源的减少,在更加恶劣地质环境下采煤对巷道围岩稳定性的维护提出了更高的要求。高地应力复杂地质条件下巷道围岩可能存在抗压强度低,易破碎,峰后粘聚力降低等软岩性质。巷道围岩稳定性维护和支护方案选择都需要考虑到软岩巷道围岩存在的这种峰前损伤和峰后软化特性。本文以袁店103采区断层内巷道为研究背景,运用理论推导、数值模拟等研究方法,通过有限差分软件FLAC3D开发相应的岩石力学模型,对深部软岩巷道变形破坏机理及支护控制进行了研究,主要成果如下:(1)根据断裂力学理论推导了岩石进入损伤的阀值,并且改进了能够描述岩石弹性模量损伤程度的损伤变量,从而建立了描述岩石峰前宏观损伤特征的力学模型。(2)运用简化的粘聚力应变软化模型就圆形巷道问题,推导了弹性区、塑性区相应的围岩应力和位移解析解。进而分析了峰后围岩应变软化特性对巷道变形破坏特征的影响。(3)运用FLAC3D软件进行了峰前损伤和峰后软化模型二次开发,并就标准圆柱试件进行拉压数值模拟试验,从而验证模型的合理可靠性。(4)分析了考虑峰前损伤以及不同损伤阀值和损伤变量对巷道变形破坏特征的影响。研究了不同支护方案对巷道围岩损伤及变形控制的作用效果。(5)研究了不同注浆时机下考虑围岩峰后软化特性的围岩破坏特征。验证了注浆时机对控制巷道最终变形的重要性,进而探求了巷道的最佳注浆支护时机。
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