開挖卸荷與擾動荷載作用下巖爆彈射破壞的離散元模擬.pdf

1、高地應(yīng)力條件下地下工程巖體在開挖卸荷與擾動荷載作用下發(fā)生的巖爆災(zāi)害問題日益突出，尤其是巖體的開挖卸荷已經(jīng)使巖石處于高應(yīng)力狀態(tài)，在承受擾動荷載作用后圍巖突然猛烈地向開挖臨空面發(fā)生彈射、拋擲等巖爆破壞，嚴(yán)重影響圍巖的穩(wěn)定、威脅人員設(shè)備的安全。
　　 本文圍繞開挖卸荷與擾動荷載作用下巖爆彈射破壞過程的離散元數(shù)值模擬開展相關(guān)研究?；陔x散單元法軟件UDEC進(jìn)行二次開發(fā)，將完整巖體離散為巖體單元與巖體單元之間的接觸面，在利用接觸面劣化本構(gòu)

2、模型的基礎(chǔ)上，結(jié)合巖爆發(fā)生時彈射巖塊的彈射速度、動能等定量化描述，用離散元數(shù)值模擬的方法實現(xiàn)了開挖卸荷與動力擾動聯(lián)合作用下巖爆彈射破壞過程的精細(xì)模擬，克服了基于連續(xù)性介質(zhì)力學(xué)的傳統(tǒng)數(shù)值模擬方法難以模擬巖爆彈射破壞非連續(xù)變形力學(xué)行為的局限性，為開挖卸荷與動力擾動聯(lián)合作用下巖爆機(jī)理及預(yù)測研究提供了有力手段。采用離散元方法分析了開挖卸荷與動力擾動聯(lián)合作用下巖爆彈射破壞的能量演化過程。數(shù)值試驗結(jié)果表明，巖爆彈射破壞的能量來源于開挖卸荷后圍巖積聚

3、彈性應(yīng)變能和外界動力擾動能量的迭加;與單獨考慮開挖卸荷作用相比較，開挖卸荷與動力擾動聯(lián)合作用下巖爆彈射破壞的強(qiáng)度往往更高。此外，采用離散元模擬方法對巖爆彈射破壞的影響因素進(jìn)行分析。研究表明，在地下工程巖爆預(yù)測的工程實踐中，除了考慮初始地應(yīng)力場的大小因素外，還應(yīng)關(guān)注初始地應(yīng)力場的方向和主應(yīng)力差的影響;在高地應(yīng)力場與爆破動力擾動荷載作用條件下，隧洞開挖卸荷發(fā)生彈射破壞巖爆的巖性條件為堅硬完整的Ⅰ～Ⅲ類圍巖;常用的噴錨支護(hù)圍巖加固方式不能完全