深部围岩变形中的主应力演化规律分析

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岩体是经过长期的积淀而形成的一种力学性质复杂的物质,处于自然末扰动状态下的岩体都可认为是处于受力平衡的,人类的经济活动极大的改变了岩体的受力状态迫使地下岩体在短期内去适应全新的应力环境并与周围岩体发生物质和能量的交换。岩石组成的不均匀性、多相性和所处环境的复杂多变性决定了无法通过寻求普适的本构模型去解决实际工程中的岩石力学问题。将围岩自巷道壁开始从临空面向内依次进行力学特性分区(一般分为破碎区、塑形区、弹性区)并在相应的分区中采用弹塑性理论进行该区域岩体的应力、应变以及变形量的计算是解决巷道围岩问题惯用的方法,经典的弹性理论很好的解释了围岩变形之前的应力分布问题,了解岩体内应力的变化过程有助于了解巷道围岩变形破坏的原因。岩石的变形破坏是应力作用的结果,力的大小和方向都会影响力的作用效果,对岩体内任一点可根据其对应的六个应力分量(σx、σy、σz、τxy、τxz、τyz)求解对应的主应力(σ1、σ2、σ3),因此巷道的变形破坏可看作是主应力大小和方向演化的结果。文中基于经典的弹塑性力学理论分析了巷道开挖后围岩中的应力应变情况;结合能量原理对巷道围岩的破坏原因以及破坏形式进行了初探,从理论上分析了围岩变形破坏的—般规律;对巷道变形破坏进行了数值试验,分析了同一巷道不同深度不同部位、不同巷道同一深度同一部位的围岩中主应力大小和方向的演化规律。制作了边界条件、尺寸、以及开挖方式、监测点布置完全相同的数值模型,分析了不同破坏程度巷道内部主应力大小和方向的演化规律。建立了五龙矿3431B运输巷道支护开挖和非支护开挖的数值试验模型,并将支护前后围岩内部的主应力大小演化规律进行了比较,对五龙矿3431B运输巷道的支护情况进行了评价分析。
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