多場耦合作用下深部巷道圍巖變形規(guī)律數(shù)值模擬研究.pdf

1、煤炭資源進(jìn)入深部開采階段，地質(zhì)條件惡化，地應(yīng)力、地溫梯度和孔隙水壓力明顯升高，單純考慮高地應(yīng)力作用已經(jīng)不能合理的解釋巷道圍巖的變形和破壞特征，還必須綜合考慮多場的耦合作用。本文采用有限差分軟件FLAC3D對深部巷道圍巖在多場耦合作用下的變形和破壞特征進(jìn)行數(shù)值模擬，為深部巷道圍巖穩(wěn)定性分析和施工設(shè)計(jì)提供參考依據(jù)，主要工作與研究成果如下：
　?。?）對深部巷道圍巖溫度場分布規(guī)律進(jìn)行數(shù)值模擬，得到了巷道開挖后圍巖溫度場隨時(shí)間變化規(guī)律；在

2、此基礎(chǔ)上討論了圍巖溫度場分布規(guī)律的影響因素，得出：風(fēng)流溫度對其影響程度最大，其次是巷道半徑，最后是斷面形狀。
　?。?）對熱力耦合作用下深部巷道圍巖變形規(guī)律進(jìn)行數(shù)值模擬，得出：與不考慮溫度情況相比，熱力耦合作用下巷道開挖無支護(hù)時(shí)，圍巖應(yīng)力影響范圍、位移和塑性區(qū)體積均有所增加，支護(hù)后錨桿和錨索軸力均有所增大，最大值達(dá)到10.9kN。熱應(yīng)力表現(xiàn)為拉應(yīng)力，使得巷道壁面處拉伸破壞單元數(shù)量增加。巷道圍巖溫度與風(fēng)流溫度差值越大，圍巖產(chǎn)生的拉應(yīng)

3、力、位移及塑性分布范圍也越大。
　?。?）對流固耦合作用下深部巷道圍巖變形規(guī)律進(jìn)行數(shù)值模擬，得出：隨著初始孔隙水壓力增大，圍巖松動(dòng)區(qū)、變形及塑性區(qū)的分布范圍也有所增大。當(dāng)初始孔隙水壓力較小時(shí)，增加趨勢較緩，反之，則急劇增加。支護(hù)結(jié)構(gòu)通過改變應(yīng)力場進(jìn)而影響了應(yīng)力場與滲流場的耦合作用過程。
　?。?）對三場耦合作用下深部巷道圍巖變形規(guī)律進(jìn)行數(shù)值模擬，并采用非完全耦合方式分析得出：三場耦合效果表現(xiàn)為高地應(yīng)力、高溫度梯度和高滲透水壓