论文基于P准则的巷道松动圈计算与数值模拟是关于对写作数值模拟论文范文与课题研究的大学硕士、相关本科毕业论文数值模拟论文开题报告范文和相关文献综述及职称论文参考文献资料下载有帮助。
摘 要：为了研究巷道开挖后巷道周边应力分布特征及松动圈半径的大小,根据P准则探讨了松动圈形成的力学机理,提出了松动圈半径的计算公式,并应用数值模拟的方法得出了巷道围岩应力、位移、破坏的分布特征.结果表明理论分析与数值模拟的结果是一致的,对井下支护设计具有借鉴意义.
关键词：围岩；巷道支护；松动圈
中图分类号：TD313.1文献标志码：A
巷道开挖后应力将重新分布,在周围产生松动圈,目前关于围岩松动圈的形成范围,国内外众多学者提出了很多研究方法,但是多数处于现场测试的层面上,还很少有从力学机制上分析其机理的；也有一些学者从莫尔-库伦准则提出了一些理论取得了一些成果.但是采用M-C 屈服准则,它们的主要缺点是不能考虑中主应力的影响.P准则既符合 Mohr-Coulomb 屈服准则,又克服了偏平面内M-C屈服准则的奇异性和 Drucker-Prager 准则的抗压强度相等性.本文基于P准则从力学上研究其机理,并且通数值模拟证明其理论的正确性[1].
1P 准则的基本形式
3巷道围岩力学特征数值模拟
本数值模拟是以淮南国投新集一矿的地质资料为基础,模拟巷道开挖以后,在无支护的条件下巷道围岩破坏区范围以及应力、位移分布状态.
3.1巷道周边围岩的应力分布
巷道围岩破坏松动范围与巷道围岩应力分布息息相关,在巷道开挖以后巷道围岩的应力分布如图2所示,其中图2a为垂直巷道轴线的切面,图2b为平行巷道轴线的切面.
（a）巷道周边围岩应力分布
（b） 沿着掘进方向巷道围岩应力分布
由图2可以看到,巷道开挖以后巷道周边形成低应力区域,最低应力可以到达0 MPa,最高8 MPa,在巷道的顶板和底板的应力比较低,在巷道的帮部有一定的低应力区范围,大概是2～3 m的位置,但是由于巷道开挖应力的重新分布,在巷道帮部形成应力集中,这都是由于巷道采空后应力转移至帮部所致.
3.2巷道周边围岩的位移分布
在巷道开挖以后巷道周边的围岩产生变形,围岩位移分布在垂直巷道轴线、 平行与巷道轴线的切面（见图3）.
（a）巷道周边围岩垂直位移分布
（b）掘进方向巷道围岩垂直位移分布
（c）巷道围岩水平位移分布
（d）掘进方向巷道围岩水平位移分布
由图3（a～b）可以看出,巷道开挖以后在无支护的条件下顶板的垂直位移量是最大的（12 mm）；在巷道底板形成反向位移（即底鼓）,但是底鼓量比较小,维持在8 mm左右；在巷道掘进方向上,顶底板垂直位移随着巷道掘进垂直位移逐渐增大.由图3（b～c）可知,在巷道的两帮垂直位移量相对比较小,主要体现为巷道两帮的内敛也就是水平位移为主,在巷道掘进方向上,巷道两帮的水平位移随着巷道掘进水平逐渐增大.因为模拟的为近水平煤层,所以两帮的内敛量是一直相等的.与应力分布相比可以得出：在应力比较低得地方位移相对比较大,这主要是由于应力释放所致.
3.3巷道周边围岩的破坏特征
巷道开挖以后在巷道周边就会形成围岩破坏区域,其分布特征与图2～ 图3 是非常一致的（见图4）.
由图4可以看到,在巷道开挖以后,巷道周边形成一定厚度的围岩松动区域,形成的破坏以剪切破坏为主,只有很少的区域才是拉破坏.这说明在巷道围岩破坏区域计算的过程中,采用剪切的破坏准则是适合的,符合P准则.此外松动圈范围约为1.55 m,这与理论计算的结果1.476 m基本一致；在巷道的肩部是破坏最严重的地方,说明巷道肩部是最需要加强支护的地方.
4结论
1） 采用P准则计算巷道围岩破坏区,与莫尔-库伦准则相比考虑了岩石的完整性,更加与现场相一致,P准则更适合计算巷道围岩破坏区.
2） 巷道的围岩破坏区半径与围岩的单轴抗压强度σc、岩石的岩性、岩石的完整性巷道的埋藏深度等有关,因此现场在布置巷道时应尽量布置在岩性较好的地方.
3） 数值模拟结果表明：巷道周边围岩的破坏大部分是剪破坏并形成连续的围岩破坏区,为巷道的合理支护提供了一个理论依据.
4） 由数值模拟的结果得出在巷道的肩部是破坏最严重的地方,说明巷道肩部是最需要加强支护的地方,对现场有一定的指导意义.
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（责任编辑：何学华,吴晓红）
总结:本论文主要论述了数值模拟论文范文相关的参考文献,对您的论文写作有参考作用。
参考文献：
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