基于非線性損傷的巷道開(kāi)挖面附近圍巖變形及支護(hù)研究.pdf

1、巷道開(kāi)挖過(guò)程中，圍巖內(nèi)應(yīng)力重新分布并產(chǎn)生變形破壞，為保證巷道的穩(wěn)定及正常使用，有必要對(duì)其穩(wěn)定性及有效支護(hù)進(jìn)行研究。本文考慮巷道圍巖的非線性力學(xué)響應(yīng)及巖體的損傷破壞特性，從巖體內(nèi)部微裂紋產(chǎn)生和擴(kuò)展的損傷機(jī)理出發(fā)，建立巖體的非線性損傷本構(gòu)模型（“直線-曲線-直線”本構(gòu)模型），求得等壓荷載下圓形巷道圍巖不同區(qū)域半徑及位移的計(jì)算公式，并求出圍巖平衡方程。同時(shí)，引入巷道開(kāi)挖面空間效應(yīng)原理，提出分步聯(lián)合支護(hù)方案控制圍巖變形，建立圍巖-支護(hù)耦合作用的

2、力學(xué)模型，并求得圍巖-支護(hù)相互作用實(shí)時(shí)解析解和相互作用平衡力。在此基礎(chǔ)上，通過(guò)算例分析初始損傷D0、軟化程度系數(shù)β和損傷比例系數(shù)k對(duì)塑性損傷區(qū)、流動(dòng)損傷區(qū)分布范圍、應(yīng)力分布及位移的影響，也進(jìn)一步分析了支護(hù)時(shí)機(jī)和支護(hù)強(qiáng)度對(duì)支護(hù)作用效果的影響。
　　文中以劉莊煤礦井底車場(chǎng)的巷道群為研究工程背景，利用3DEC數(shù)值模擬軟件分析不同支護(hù)時(shí)機(jī)(模擬支護(hù)結(jié)構(gòu)距離開(kāi)挖面分別0.2m、1m和2m)和不同支護(hù)強(qiáng)度（模擬三種支護(hù)方案）條件下對(duì)圍巖變形的