浸水軟巖損傷破壞機理及巷道穩(wěn)定性控制研究.pdf

1、在高地應力和地下水耦合的復雜環(huán)境中，地下工程巷道圍巖的物理力學性質將發(fā)生很大的改變，再加之自然成巖成分復雜，對于含大量親水礦物成分的泥巖等軟弱巖體，水對圍巖造成的損傷有時比力學因素導致的損傷更為嚴重。本文從實驗、理論和數值模擬方面對富水軟巖的破壞機理及軟巖巷道的長期穩(wěn)定性控制問題開展研究：
　?。?）基于連續(xù)介質損傷力學將水對巖石的損傷作用定義為對巖石力學參數的弱化效果。通過開展不同含水率下泥質粉砂巖單軸壓縮試驗引入與濕度相關的損

2、傷變量Dω并加以函數表征，并擬合出了軟巖在濕度場中的時效性損傷變量tD的表達式；
　?。?）基于切線法建立了以內聚力和內摩擦角為變量的等效 M-C巖石非線性破壞準則，利用Flac3D內嵌的FISH語言編制程序，實現內聚力和內摩擦角的動態(tài)變化；通過相應單軸壓縮試驗的數值模擬證明了等效M-C準則能夠有效的表征巖石非線性破壞特征和剪切、拉伸破壞狀態(tài)；
　　（3）結合時效性損傷變量 tD與現行的組合元件流變模型，以弱化流變參數的方式

3、建立了能夠具有衰減、穩(wěn)態(tài)和加速蠕變三個階段，瞬彈性、瞬塑性、粘彈性和粘塑性共存，并具有非線性破壞特征的修正Cvisc蠕變損傷本構模型；
　　（4）將上述研究成果應用于小屯煤礦受富水環(huán)境影響的16中07運順軟巖巷道圍巖穩(wěn)定性的數值模擬研究中，從應力場、位移場、塑性區(qū)分布等方面進行了對比分析，結果表明了考慮水巖損傷作用的修正 Cvisc蠕變損傷本構模型能較好的反映開水巖損傷作用對巷道穩(wěn)定性的影響，同時對比分析了錨桿-錨索與錨網噴不同支