论文部分内容阅读
采动应力的准确测量对巷道支护等地下工程具有重要意义。目前,国内外在测量原岩应力时采用基于钻孔应力解除法原理的应力求解方法能较好的满足测量误差精度需求,考虑到其应力测量反算的优越性,固将其应用于采动应力测量具有重大的意义。但是其采动应力求解不同于原岩应力求解,其理想理论模型应用于采动应力测量反算具有很大的误差,采动岩体塑性破坏,钻孔周围应力分布不均匀等都是影响采动应力测量反算误差精度的重要因素。本文综合运用理论分析和数值模拟对比分析相结合的方法,对巷道掘进采动应力变化分布规律、应力解除法原理应用于巷道掘进采动应力求解误差大小及其模型修正系数求解进行了相关分析研究,研究成果如下:(1)运用有限元数值分析程序ANSYS建立了巷道掘进三维数值模型进行模拟分析,得到巷道掘进过程中顶板,底板和帮部围岩不同位置处三维应力张量随采掘过程的分布演化规律,获得三种深部扰动围岩典型的主应力演化路径(其中支承压力分布规律与实际数据吻合良好,验证了模型的正确性)。(2)应用钻孔应力解除法对巷道掘进中原岩应力,采动应力进行测量反算。通过不同孔径模型对比分析得到应力测量反算误差大小随巷道掘进的具体变化规律和钻孔孔径对应力求解误差大小的影响规律。(3)基于钻孔应力解除法原理考虑采动塑性影响因素,建立了采动应力测量反算分析模型,并结合三维地应力求解的有限元方法系统研究了该模型弹性圈大小(R1/R2)、与围岩弹性模量之比(E2/E1)、与围岩泊松比之比(m2/m1)、和塑性圈大小(R3/R2)对应力测量反算误差的具体影响,定量的描述了具体影响规律。(4)通过有限元数值模拟对比分析对基于应力解除法原理的采动应力测量反算模型进行计算修正,并进行了模型采动应力路径加载验证,得到应变修正项[ε-Mj]和修正测量反算系数[Cji],提高了该方法采动应力测量反算的准确性,减小了应力求解误差。