基于应力判据的圆形巷道围岩岩爆过程模拟及参数影响研究

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1、致谢光阴荏苒，硕士研究生的学习即将结束，两年半的学习生活使我受益匪浅。经历大半年时间的磨砺，硕士毕业论文终于完稿，从资料收集、整理，直至论文的最终完成的过程中，我得到了许多老师和同学的关心和帮助，借此机会向你们表达我最诚挚的谢意。感谢我的导师王学滨教授，王老师治学严谨，平易近人，在论文的选题、搜集资料和写作阶段，王老师都倾注了极大的关怀和鼓励。读研期间发表的每篇小论文都包含了老师的汗水，王老师总是在百忙之中抽出空来对我的论文认真的批改，字字句句把关，提出许多指导意见，使我在研究和写作过程中不致迷失方向。正是在导师的层层把关的基础上，我在读

2、研期间发表了三篇学术论文，我要再次向王老师致以深深地谢意。感谢参与我论文评审和答辩的各位老师和专家，感谢你们能在百忙之中为我的毕业论文提出宝贵的意见。感谢张永利老师、邰英楼老师、孙可明老师、苏荣华老师和李成全老师在论文的开题到成文的过程中给予我的启发与帮助。感谢各位老师给了我一个审视几年来学习成果的机会，让我能够明确今后的发展方向，你们对我的帮助，给我的建议将会是我人生中的一笔宝贵的财富。我将在今后的工作、学习中加倍努力，在不久的将来回报母校、回报社会。感谢我的班主任唐巨鹏老师这几年来对我的关心、帮助与支持。感谢与我互勉互励的诸位同学及帮

3、助过我的师兄弟们，在各位同学的共同努力之下，我们始终拥有一个良好的生活环境和一个积极向上的学习氛围，能成为这样一个团队中的一员，我非常荣幸。感谢辽宁工程技术大学力学与工程学院的所有帮助过我的老师，正是因为有了你们严格、无私的教导，我才能在这几年的学习过程中汲取专业知识和迅速提升能力。再次感谢在百忙之中抽出时间评阅我的论文的老师和专家，祝你们身体健康、万事如意!王玮2011年11月23日-IV-摘要本文利用FLAC中剪破坏与拉破坏复合的摩尔-库仑应变软化本构模型，在计算中采用“先加载，后挖洞”的方式，分别模拟了不同水平方向压力、岩石的峰后脆

4、性、洞径尺寸及剪胀角时，圆形巷道的破坏过程及围岩的环向应力分布曲线。为了明确的判断出计算模型中各单元是否发生岩爆，引入徐林生和王兰生提出的环向应力岩爆判据判断几组典型时步模型中各单元发生岩爆的情况，并分析了被监测单元的环向应力分布及演化规律。模拟结果表明，当竖直方向压力一定时，随着水平方向压力的增加，V形坑的顶点和巷道中心的连线与模型水平轴的夹角由小于45°向接近45°发展；巷道围岩中发生破坏的单元数及发生岩爆的单元数均增加；环向应力的峰值增大。随着岩石的峰后脆性的增强，剪切带趋于明显，容易汇合形成V形坑；巷道围岩中发生破坏的单元数及发生

5、岩爆的单元数均增加；环向应力的峰值向围岩内部移动。为了更准确地判断模型中各单元是否发生岩爆，将谷明成-陶振宇岩爆判据引入FLAC中，以判断每一计算时步巷道围岩中的各单元是否发生岩爆及发生岩爆时的岩爆级别。分别模拟了不同洞径及剪胀角条件下的圆形巷道围岩的岩爆过程，分析讨论了洞径及剪胀角对巷道围岩岩爆等级以及围岩中被监测单元的环向应力分布曲线的影响。计算结果表明，随着圆形巷道洞室半径的增加，巷道围岩中发生各级别岩爆的单元数均有所增加；被监测单元的环向应力分布曲线的波动明显增大。剪胀角越大，发生岩爆的单元越难形成岩爆坑，剪切应变增量的高值区越不

6、易向围岩内部延伸；被监测单元的环向应力分布曲线的波动越小。关键词：圆形巷道；岩爆；岩爆判据；V形坑；环向应力-V-AbstractUsingwithshearfailureandtensioncut-offcompoundofstrain-softeningMohr-Coulombconstitutivemodel.Innumericalsimulation,acirculartunnelisexcavatedaftertheplanestrainmodelhasreachedastaticequilibriumstate.Toclear

7、figureoutwhetherelementsoccurredrockburstinthemodel,rockburstcriterionproposedbyXuandWangisintroducedtoassessthedistributionofrockburstsinthesurroundingrockatthetypicaltimesteps,andtangentialstressofarowofelementsinthesurroundingrockismonitored.Thetangentialstressrockburs

8、tcriterionproposedbyXuandWangisusedtodeterminethestateofelements.Numericalresultsshowthattheangl