高应力硬岩开挖扰动的能量耗散规律

发布时间：2018-01-21 13:52

  本文关键词： 开挖扰动 高应力卸荷 能量耗散 PFC D软件　出处：《中南大学学报(自然科学版)》2014年08期 　论文类型：期刊论文

【摘要】：基于离散元PFC 2D软件建立的深部岩体模型,根据巷道围岩的可释放应变能、岩石耗散能以及岩石颗粒总动能的能量,描述深部硬岩的能量耗散和释放规律,揭示深部能量演化机制。研究结果表明:所建立岩体离散元模型及微观参数能有效反映深部开挖应变能释放规律;当侧压系数λ=2.1时,高地应力作用下巷道围岩的破裂形式以集中于巷道顶底板位置的拉伸破裂为主,破裂区域随采深增加而增加,破裂面积以圆形断面最小;开挖卸载后的能量演化是一个动态调整的过程,巷道附近围岩的应变能积累较动能释放有约2.5 ms的滞后;开挖后岩体后续应变能的积累量远大于巷道围岩总释放动能与总耗散能之和,约为两者之和的10倍,这也是开挖扰动容易引起围岩破裂的重要原因之一;岩体的总耗散能主要用于岩体颗粒间裂纹的萌生、扩展及贯通,裂纹总数和岩体总耗散能表现出极好的线性相关关系。
[Abstract]:Based on the model of deep rock mass established by discrete element PFC 2D software, the strain energy, dissipation energy of rock and the energy of total kinetic energy of rock particle are released according to the strain energy of surrounding rock of roadway. The energy dissipation and release law of deep hard rock is described and the mechanism of deep energy evolution is revealed. The results show that the discrete element model and microscopic parameters of rock mass can effectively reflect the law of strain energy release in deep excavation. When the coefficient of lateral pressure is 位 ~ (2. 1), under the action of high ground stress, the fracture form of surrounding rock of roadway is concentrated on the tensile fracture of roadway roof and floor, and the fracture area increases with the increase of mining depth. The fracture area is the smallest in circular section; The energy evolution after excavation and unloading is a dynamic adjustment process, and the strain energy accumulation in surrounding rock around the roadway is delayed by about 2.5 Ms compared with the release of kinetic energy. The accumulative amount of subsequent strain energy of rock mass after excavation is much larger than the sum of total kinetic energy and total dissipative energy of surrounding rock of roadway, which is about 10 times of the sum of them, which is one of the important reasons that the disturbance of excavation can easily cause the failure of surrounding rock. The total dissipative energy of rock mass is mainly used in the initiation, propagation and penetration of cracks between rock masses. The total number of cracks and the total dissipation energy of rock mass show excellent linear correlation.
【作者单位】： 中南大学资源与安全工程学院;深部金属矿产开发与灾害控制湖南省重点实验室;武汉理工大学资源与环境工程学院;
【基金】：国家重点基础研究发展计划(“973”计划)项目(2010CB732004) 国家自然科学基金资助项目(41272304)
【分类号】：TU452
【正文快照】： 随着地下开采往深部发展,高应力环境下的各种灾害现象频繁发生。而深部开采作为未来的发展趋势,解决其深部开挖动力扰动所引起的力学响应和能量特征问题无疑具有重要意义。深部岩体中巷道的开挖可以归结为岩石高应力下卸荷问题,在巷道开挖过程中围岩的侧压被解除,围岩产生应力

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