倾斜岩层巷道围岩变形破坏过程的Flac 3D 数值模拟研究
发布时间：2021-08-10 09:49
为了研究深部倾斜岩层巷道围岩变形破坏机理,本文在分析巷道围岩周边构件受力特性的基础上,采用FLAC3D数值模拟实验方法研究了0°、30°、45°、60°、90°倾斜岩层巷道围岩变形破坏过程及其巷道围岩结构响应特征;并将数值实验结果和前人的物理模型实验结果进行对比分析,挖掘提取了物理模型实验中的应变历时曲线力学响应的表征规律;最后对比研究了不同倾角的倾斜岩层巷道围岩变形破坏特征,提取了和岩层倾角相关的规律。通过以上研究得到的规律对本工程及类似工程的巷道进行合理开挖和有效支护提供了可靠的参考依据。（1）FLAC3D数值模拟实验部分,根据数值实验结果分析了巷道围岩位移场分布特征、应力场分布特征和塑性区分布特征。研究结果如下:1)巷道走向方向的应力对巷道围岩塑性区的发展有重要影响,巷道围岩塑性区的开展范围随着巷道走向方向应力的减弱而逐渐增大。2)倾斜岩层巷道直接顶的塑性区开展外边缘和岩层法向平行,位移直接顶两侧支座处,可判断是以剪切破坏为主的破坏形式。（2）数值模拟实验和物理模型实验对比部分,通过数值模拟和前人物理模型实验结果的对比研究,阐述了倾斜巷...
【文章来源】：绍兴文理学院浙江省
【文章页数】：88 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
现场巷道围岩破坏特征
别对总的岩体弹性模量和剪切模量有重要影响。3.1.1 弹性模量图3.1 岩层受压力学模型Fig.3.1 Mechanical model of layered rock mass under pressure无断裂面岩层岩体弹性模量[61]: = =σ∑ /∑ = ∑ ∑ =∑ ∑ (3 1)含断裂面岩层岩体弹性模量[61]:（）diiiiiiim1ttEEE +== (3 2)式中：Em—岩体弹性模量；L—岩体总厚度；n—岩层层数；1234…nσσ…
且断裂面弹性模量对整体弹性模量的影响较为明显。3.1.2 剪切模量图3.2 岩层层间受剪力学模型Fig.3.2 Mechanical model of layered rock mass under shear force无断裂面岩层岩体岩体剪切模量[61]： = = ∑ ∑ = ∑ ∑ 1 =∑ ∑ (3 3)含断裂面岩层岩体剪切模量[61]： = =∑ ∑ (1 )(3 4)式中：Gm—岩体剪切模量；L—岩体总厚度；n—岩层层数；ti—第 i 层岩层厚度；Gi—第 i 层岩层剪切模量。通过比较公式（3-3）和（3-4）可以得到：断裂面的剪切模量和频度均影响组合的岩体剪切模量 Gm大小，且断裂面剪切模量对整体弹性模量的影响较为明显。3.2 巷道围岩力学模型在大小为 p 的静水压力场作用下，圆孔周围应力分布如下： = (1 2 2) (3 5)1234…nττ…
【参考文献】：
期刊论文
[1]巷道顶板蝶叶塑性区穿透致冒机理与控制方法[J]. 贾后省,马念杰,朱乾坤. 煤炭学报. 2016(06)
[2]旗山矿水平岩层软岩巷道破坏过程物理模拟研究[J]. 彭岩岩,何满潮,宫伟力,王一博. 煤炭科学技术. 2015(09)
[3]基于反演理论的巷道围岩变形量预测分析[J]. 武涛. 能源技术与管理. 2015(03)
[4]高地应力条件下层状地层隧道围岩挤压变形与支护受力特征[J]. 沙鹏,伍法权,李响,梁宁,常金源. 岩土力学. 2015(05)
[5]深部高应力软岩巷道断面形状优化设计数值模拟研究[J]. 孟庆彬,韩立军,乔卫国,林登阁,魏烈昌. 采矿与安全工程学报. 2012(05)
[6]隧道围岩挤压变形问题探究[J]. 王成虎,沙鹏,胡元芳,李苍松,郭啟良. 岩土力学. 2011(S2)
[7]基于复变函数的矩形巷道围岩应力与变形粘弹性分析[J]. 李明,茅献彪. 力学季刊. 2011(02)
[8]不同屈服条件对巷道围岩塑性区的影响研究[J]. 王洪涛,尤春安,王绪勇. 水电能源科学. 2011(03)
[9]考虑结构面特性的层状岩体复合材料模型与应用研究[J]. 黄书岭,徐劲松,丁秀丽,邬爱清. 岩石力学与工程学报. 2010(04)
[10]深部巷道围岩分区破裂化数值模拟[J]. 高富强,康红普,林健. 煤炭学报. 2010(01)
博士论文
[1]赵庄矿大断面煤巷层状顶板变形失稳机理及控制技术[D]. 李永亮.中国矿业大学(北京) 2017
[2]层状岩体深部巷道变形破坏物理模拟及红外探测研究[D]. 彭岩岩.中国矿业大学(北京) 2015
[3]深部倾斜岩层巷道非均称变形演化规律及稳定控制[D]. 吴海.中国矿业大学 2014
[4]特厚煤层巷道顶板变形机理与控制技术[D]. 严红.中国矿业大学（北京） 2013
硕士论文
[1]大倾角复合顶板煤巷支护技术研究与应用[D]. 苏帅.安徽理工大学 2018
[2]郭村矿穿层岩巷非对称变形规律及控制技术研究[D]. 贾志明.河南理工大学 2017
[3]木孔煤矿软弱围岩巷道支护技术研究[D]. 武剑.湖南科技大学 2015
[4]多次采动渐进诱发软岩巷道非均称变形及封闭承载结构再造[D]. 陈红.中国矿业大学 2015
[5]超千米层状硬岩巷道顶板破坏机理及支护技术研究[D]. 马少维.中南大学 2014
[6]深部高应力软岩巷道时效变形机理研究[D]. 胡敏军.中国矿业大学 2015
[7]采动巷道围岩大变形机理及控制研究[D]. 孙伯乐.太原理工大学 2012
[8]深埋层状岩体地下硐室稳定性及支护技术研究[D]. 秦二涛.中南大学 2012
[9]急倾斜煤层巷道围岩变形破坏特征及支护技术研究[D]. 张永涛.西安科技大学 2011
[10]临近断层回采巷道围岩变形特征及支护技术研究[D]. 刘武麟.山东科技大学 2010
本文编号：3333838
【文章来源】：绍兴文理学院浙江省
【文章页数】：88 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
现场巷道围岩破坏特征
别对总的岩体弹性模量和剪切模量有重要影响。3.1.1 弹性模量图3.1 岩层受压力学模型Fig.3.1 Mechanical model of layered rock mass under pressure无断裂面岩层岩体弹性模量[61]: = =σ∑ /∑ = ∑ ∑ =∑ ∑ (3 1)含断裂面岩层岩体弹性模量[61]:（）diiiiiiim1ttEEE +== (3 2)式中：Em—岩体弹性模量；L—岩体总厚度；n—岩层层数；1234…nσσ…
且断裂面弹性模量对整体弹性模量的影响较为明显。3.1.2 剪切模量图3.2 岩层层间受剪力学模型Fig.3.2 Mechanical model of layered rock mass under shear force无断裂面岩层岩体岩体剪切模量[61]： = = ∑ ∑ = ∑ ∑ 1 =∑ ∑ (3 3)含断裂面岩层岩体剪切模量[61]： = =∑ ∑ (1 )(3 4)式中：Gm—岩体剪切模量；L—岩体总厚度；n—岩层层数；ti—第 i 层岩层厚度；Gi—第 i 层岩层剪切模量。通过比较公式（3-3）和（3-4）可以得到：断裂面的剪切模量和频度均影响组合的岩体剪切模量 Gm大小，且断裂面剪切模量对整体弹性模量的影响较为明显。3.2 巷道围岩力学模型在大小为 p 的静水压力场作用下，圆孔周围应力分布如下： = (1 2 2) (3 5)1234…nττ…
【参考文献】：
期刊论文
[1]巷道顶板蝶叶塑性区穿透致冒机理与控制方法[J]. 贾后省,马念杰,朱乾坤. 煤炭学报. 2016(06)
[2]旗山矿水平岩层软岩巷道破坏过程物理模拟研究[J]. 彭岩岩,何满潮,宫伟力,王一博. 煤炭科学技术. 2015(09)
[3]基于反演理论的巷道围岩变形量预测分析[J]. 武涛. 能源技术与管理. 2015(03)
[4]高地应力条件下层状地层隧道围岩挤压变形与支护受力特征[J]. 沙鹏,伍法权,李响,梁宁,常金源. 岩土力学. 2015(05)
[5]深部高应力软岩巷道断面形状优化设计数值模拟研究[J]. 孟庆彬,韩立军,乔卫国,林登阁,魏烈昌. 采矿与安全工程学报. 2012(05)
[6]隧道围岩挤压变形问题探究[J]. 王成虎,沙鹏,胡元芳,李苍松,郭啟良. 岩土力学. 2011(S2)
[7]基于复变函数的矩形巷道围岩应力与变形粘弹性分析[J]. 李明,茅献彪. 力学季刊. 2011(02)
[8]不同屈服条件对巷道围岩塑性区的影响研究[J]. 王洪涛,尤春安,王绪勇. 水电能源科学. 2011(03)
[9]考虑结构面特性的层状岩体复合材料模型与应用研究[J]. 黄书岭,徐劲松,丁秀丽,邬爱清. 岩石力学与工程学报. 2010(04)
[10]深部巷道围岩分区破裂化数值模拟[J]. 高富强,康红普,林健. 煤炭学报. 2010(01)
博士论文
[1]赵庄矿大断面煤巷层状顶板变形失稳机理及控制技术[D]. 李永亮.中国矿业大学(北京) 2017
[2]层状岩体深部巷道变形破坏物理模拟及红外探测研究[D]. 彭岩岩.中国矿业大学(北京) 2015
[3]深部倾斜岩层巷道非均称变形演化规律及稳定控制[D]. 吴海.中国矿业大学 2014
[4]特厚煤层巷道顶板变形机理与控制技术[D]. 严红.中国矿业大学（北京） 2013
硕士论文
[1]大倾角复合顶板煤巷支护技术研究与应用[D]. 苏帅.安徽理工大学 2018
[2]郭村矿穿层岩巷非对称变形规律及控制技术研究[D]. 贾志明.河南理工大学 2017
[3]木孔煤矿软弱围岩巷道支护技术研究[D]. 武剑.湖南科技大学 2015
[4]多次采动渐进诱发软岩巷道非均称变形及封闭承载结构再造[D]. 陈红.中国矿业大学 2015
[5]超千米层状硬岩巷道顶板破坏机理及支护技术研究[D]. 马少维.中南大学 2014
[6]深部高应力软岩巷道时效变形机理研究[D]. 胡敏军.中国矿业大学 2015
[7]采动巷道围岩大变形机理及控制研究[D]. 孙伯乐.太原理工大学 2012
[8]深埋层状岩体地下硐室稳定性及支护技术研究[D]. 秦二涛.中南大学 2012
[9]急倾斜煤层巷道围岩变形破坏特征及支护技术研究[D]. 张永涛.西安科技大学 2011
[10]临近断层回采巷道围岩变形特征及支护技术研究[D]. 刘武麟.山东科技大学 2010
本文编号：3333838
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