期刊首页 优先出版 当期阅读 过刊浏览 作者中心 关于期刊 English

《中国工程科学》 >> 2010年 第12卷 第2期

扩容角对圆形巷道岩爆过程的影响

辽宁工程技术大学力学与工程科学系,辽宁阜新 123000

资助项目 :国家自然科学基金重大项目及面上项目(50490275,50974069) 收稿日期: 2008-12-30 发布日期: 2010-02-03 10:02:22.000

下一篇 上一篇

摘要

利用FLAC模拟了不同扩容角时圆形巷道的岩爆过程。为了模拟巷道开挖,利用编写的FISH函数删除巷道内部的单元。岩石服从莫尔库仑剪破坏与拉破坏复合的破坏准则,破坏之后呈现应变软化—理想塑性行为。文章的模拟分为3步:首先,将静水压力施加在模型上,直到达到静力平衡状态;然后,利用编写的FISH函数,开挖巷道;最后,计算重新开始,直到达到静力平衡状态。模拟结果表明,随着扩容角的增加,剪切带变宽,岩爆坑变深,破坏单元数目增多,破坏区变大。当扩容角较低时,高剪切应变集中于“狗耳”形岩爆坑位置,剪切带与巷道周边切线之间的夹角较大;当扩容角较高时,高剪切应变集中于巷道周边的一些位置上,剪切带与巷道周边切线之间的夹角较小。该研究结果与Roscoe,Arthur理论相符。

图片

图1

图2

图3

图4

图5

图6

图7

参考文献

[ 1 ] 祝方才,宋锦泉.岩爆的力学模型及物理数值模拟述评[J].中国工程科学,2003,5(3):83-89 链接1

[ 2 ] 牟宗龙,窦林名,张广文,等.坚硬顶板型冲击矿压灾害防治研究[J].中国矿业大学学报,2006,35(6):737-741 链接1

[ 3 ] 贾明涛,潘长良,王李管.开放的深井开采复杂巨系统中岩爆灾害研究方法[J].中国工程科学,2003,5(6):74-78 链接1

[ 4 ] 唐礼忠,潘长良,王文星.用于分析岩爆倾向性的剩余能量指数[J].中南大学学报(自然科学版),2002,33(2):129-132 链接1

[ 5 ] 宫凤强,李夕兵.岩爆发生和烈度分级预测的距离判别方法及应用[J].岩石力学与工程学报,2007,26(5):1012-1018 链接1

[ 6 ] 汪新红,王明洋.岩爆与峰后岩石力学特性[J].岩土力学,2006,27(6):913-919 链接1

[ 7 ] 王学滨,潘一山,海龙.基于剪切应变梯度塑性理论的断层岩爆失稳判据[J].岩石力学与工程学报,2004,23(4):588-591 链接1

[ 8 ] 王学滨,黄梅,赵扬锋,等.岩样失稳回跳与直剪试验机—岩样系统失稳回跳关系研究[J].岩石力学与工程学报,2004,23(3):379-382 链接1

[ 9 ] 王学滨.基于能量原理的岩样单轴压缩剪切破坏失稳判据[J].工程力学,2007,24(1):153-156,161 链接1

[10] Papanastasiou P C, Vardoulakis I G.Numerical treatment of pro- gressive localization in relation to borehole stability [ J] .Interna- tional Journal for Numerical and Analytical Methods in Geome- chanics, 1992 , 16 : 389 -424 链接1

[11] Gu C, Anand L.Granular materials: Constitutive equations and strain localization [ J] .Journal of the Mechanics and Physics of Solids, 2000 , 48 : 1701 -1733 链接1

[12] Vardoulakis I G, Sulem J, Guenot A.Borehole instabilities as bifurcation phenomena [ J ] .International Journal of Rock Me- chanics and Mining Sciences, 1988 , 25 : 159 -170 链接1

[13] Guenot A.Borehole breakout and stress fields [ J] .International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, 1989 , 26 : 185 -195 链接1

[14] Martin C D.The effect of cohesion loss and stress path on brittle rock strength [ J ] .Canadian Geotechnical Journal, 1997 , 34 : 698 -725

[15] 万姜林,周世祥,南琛,等.岩爆特征及机理[J].铁道工程学报,1998,(2):95-102 链接1

[16] 万姜林,洪开荣.太平驿水电站引水隧洞的岩爆及其防治[J].西部探矿工程,1995,7(1):87-89 链接1

[17] 陆家佑,王昌明.根据岩爆反分析岩体应力研究[J].长江科学院院报,1994,11(3):27-30 链接1

[18] Cherry J T, Schock R N, Sweet J.Theoretical model of dilatant behavior of a brittle rock [ J ] .Pure and Applied Geophysics, 1975 , 113 : 183 -196 链接1

[19] Gerbault M, Poliakov A N B, Daignieres M.Prediction of faul- ting from the theories of elasticity and plasticity: What are the limits? [ J] .Journal of Structural Geology, 1998 , 20 : 301 -320 链接1

[20] Simpson G, Gueguen Y, Schneider F.Permeability enhancement due to microcrack dilatancy in the damage regime [ J] .Journal of Geophysical Research B, 2001 , 106 : 3999 -4016 链接1

[21] Vermeer P A, De Borst R.Non -associated plasticity for soils, concrete and rock [ J] .Heron, 1984 , 29 : 1 -64 链接1

[22] Erickson S G, Strayer L M, Suppe J.Initiation and reactivation of faults during movement over a thrust -fault ramp: numerical mechanical models [ J ] .Journal of Structural Geology, 2001 , 23 : 11 -23 链接1

[23] 王学滨.扩容角对初始随机材料缺陷岩石试样破坏过程及力学行为的影响[J].中国有色金属学报,2007,17(7):1063-1071 链接1

[24] 王学滨.具有初始随机材料缺陷的矿柱渐进破坏模拟[J].中国矿业大学学报,2008,37(2):196-200 链接1

[25] Wang Xuebin, Tang Jupeng, Zhang Zhihui, et al.Analysis of size effect, shear deformation and dilation in direct shear test based on gradient -dependent plasticity[ J] .Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering, 2004 , 23 ( 7 ) : 1095 -1099 链接1

[26] 王学滨.软化模量对岩样全部变形特征的影响[J].岩土工程学报,2006,28(5):600-605 链接1

[27] Vardoulakis I.Shear band inclination and shear modulus of sand in biaxial tests [ J] .International Journal for Numerical and Ana- lytical Methods in Geomechanics, 1980 , 4 : 103 -119 链接1

[28] Ortlepp W D, Stacey T R.隧道及竖井中的岩爆机理[J].隧道建设,1995,(4):50-58 链接1

相关研究