基于光弹试验的接触带巷道围岩剪应力分布特征研究

发布时间：2020-05-16 04:23

【摘要】：接触带巷道围岩易发生非协调变形而导致工程出现广泛的剪切破坏。定量分析接触带巷道围岩剪应力分布特征是控制围岩稳定性的客观需求。基于三维光弹试验,直观表征接触带巷道围岩的剪应力分布,定量分析了接触带巷道围岩剪应力随接触角变化和距接触带远近变化的分布规律。研究结果对工程巷道布置及稳定性控制具有一定指导意义。以铁矿-石灰岩接触带为研究对象,根据力学相似原理构建光弹试验模型,通过应力冻结试验手段获得光弹应力条纹,直观呈现接触带巷道围岩剪应力场,利用十步相移法定量计算全场剪应力值。对巷道径向、轴向围岩剪应力随接触角、距离变化规律进行分析,得到了接触带巷道围岩的剪应力分布特征。巷道径向围岩剪应力分布特征为:接触带两侧剪应力分布不协调;当接触角在15°~75°范围变化时,巷道沿径向方向剪应力值呈先减小后增大再减小的趋势;随着接触角的增大,巷道径向围岩的剪应力呈现先减小后增大的趋势。巷道轴向围岩剪应力分布特征为:接触带两侧剪应力非协调分布;接触带巷道顶部最大剪应力值随接触角的增大而增大;距离巷道轴线R~3R范围内,巷道顶部围岩剪应力突变前后差值随距离的增大而减小。以铁矿与石灰岩物理力学参数为基础,基于工程实际尺寸建立接触带巷道围岩数值计算模型,分析了15°接触角接触带巷道径向、轴向围岩的剪应力分布特征,计算分析结果与光弹试验结果一致,将数值模拟分析扩展到其他接触角巷道围岩剪应力分布,计算结果同样与光弹试验结果一致,印证了光弹试验结果的正确性。
【学位授予单位】：武汉科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TD322

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本文编号：2666167