浅谈深部开采采场围岩稳定性研究

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1、重庆大学硕士学位论文深部开采采场围岩稳定性研究姓名：刘欣申请学位级别：硕士专业：岩土工程指导教师：周小平;王方汉20090530中文摘要摘要基于高围压条件下细观非均匀性岩石的变形局部化问题和全过程应力应变关系，引入岩石的分形特性，推导了岩石在高围压条件下的损伤本构关系。本文在分形岩石力学基础上，结合断裂力学和内变量热力学理论等，建立了在高围压条件下岩石的本构关系。主要研究工作为：①通过对南京栖霞山矿．425m中段，．475m中段，．525m中段巷道长期的监测，根据监测数据，采用回归分析，分析了采场开挖过程中，

2、巷道顶板、边墙的应力、位移与时间的关系。②将分形岩石力学理论和Rice热力学理论结合，推导了高围压状态下，裂隙岩体损伤本构关系模型，获得了全过程应力应变关系，确定了损伤局部化条件。③裂隙岩体的应力应变关系可分为四个阶段：①弹性应变阶段；②摩擦滑动引起的非弹性应变；③摩擦滑动引起的非弹性应变；④失稳扩展引起的非弹性变形。分析了各阶段的损伤机理，确定了分形维数表示的内摩擦系数、裂纹分布概率密度函数、以及裂纹的平均张开位移。④利用有限元程序，模拟了采场回采过程中，采场围岩的稳定性，分析了采场项板和间柱的应力场、位移

3、场和塑性区，提出了采场围岩稳定性判据。⑤利用有限元程序，分析了采场回采过程中穿脉巷道顶拱、边墙的应力场、位移场和塑性区。获得了在不同回采高度情况下，穿脉巷道顶拱、边墙的应力和位移的变化曲线。关键词：细观非均匀性岩石，分形维数，高围压，粗糙度，Rice热力学公式英文摘要ABSTRACTBasedontheselosimilarmodelofmicrocrack伊owtll，thelocalizationofs仃ainanddamage，锄dcompletesn．ess3stl-ainrelationformes

4、oscopicheterogenousmckmassundertriaxialcompressionwitllhighlateralconlpressiVestressareinvestigated．byuseinginwhichfhcturemechanics，continuumthennodynamics，inwhichistakenintoaccount．Proposedrelationme丘actaldimensionD．Theconstitutiverelationshioofcrack-weake

5、ned11rockmassunder仃iaXialcompressionwimhi曲lateralcompressivestressisestablished．Themainconclusions砌-esumm撕zedasfollows：①Frommonitoringthetullllelof．425m、．475m、．525mofQixiashan，Themonitoringdataisobtained．Onthebaisisofthemonitoringdata，therelationshipbe附eens

6、tress，displacementarouIldtuIlnelandtimeduringtheminingprocessofstopesisdetemined．②ConlbiningtheIjractalrockmechanicsmeo巧withtheRice’sthemlod”amictheory，medamageconstitutiVerelationshipofcrack-weakenedrockmassundertriaXialcompressiVeloadswithhighlateralcompr

7、essiVes臼essisobtained．Thecompletes仃ess—strainrelationshipisestablished．Theconditionofdamage10calizationofcrack．weakenedrockmassisdetennined．③T．1lecomple钯s仃ess-strainrelationincludesthestagesoflinearelastici吼non—linerhardening，andstrainsoRening．T11ebehaViour

8、ofs仃ainsoReningisduetolocalizationofdefomationanddamagee艉ctofthedi旋rent纳ctaldimensiononthecompletes仃ess—strainrelationshipandlocalizationofdamageanddef．o姗ationisanalyzed．Themechanismofdamageduringstage