flac3d应变软化与摩尔库伦模型工程应用对比

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1、第１０卷第１期中国科技论文Ｖｏｌ．１０Ｎｏ．１２０１５年１月ＣＨＩＮＡＳＣＩＥＮＣＥＰＡＰＥＲＪａｎ．２０１５ＦＬＡＣ３Ｄ应变软化与摩尔库伦模型工程应用对比王凯，刁心宏，赖建英，黄纲领（华东交通大学土木建筑学院，南昌３３００１３）摘要：为探索能合理反映围岩应变软化特征的数值分析方法，设计了２组单轴数值实验，对摩尔库伦模型与应变软化模型进行对比分析，以得到不同本构条件下岩石的应力应变规律的差异；选取小官庄铁矿一段深埋巷道进行了数值模拟，分析了围岩在不同本构下的位移、塑性区的分布规律；基于ＦＬＡＣ３Ｄ内嵌的ｆｉｓｈ语言，编制了计算围岩点安全系数的程序，对不同本构模型下围岩

2、的稳定性进行了评价。分析结果表明：应变软化模型得到的围岩竖向与水平位移均大于摩尔库伦模型下的对应结果，塑性区向直墙两侧与拱顶扩展更深。应变软化模型计算得到的围岩不稳定区域增大，表明巷道开挖对围岩扰动范围更大。应变软化模型的结果更接近于工程实际，更合适反映深埋工程的应力变形特性。关键词：深埋工程；数值分析；摩尔库伦模型；安全系数中图分类号：Ｕ４５１文献标志码：Ａ文章编号：２０９５－２７８３（２０１５）０１－００５５－０５ＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｏｆｓｔｒａｉｎｓｏｆｔｅｎｉｎｇｍｏｄｅｌａｎｄＭｏｈｒ－ＣｏｌｕｍｂｍｏｄｅｌｉｎＦ

3、ＬＡＣ３ＤＷａｎｇＫａｉ，ＤｉａｏＸｉｎｈｏｎｇ，ＬａｉＪｉａｎｙｉｎｇ，ＨｕａｎｇＧａｎｇｌｉｎｇ（ＳｃｈｏｏｌｏｆＣｉｖｉｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｎｄＡｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ，ＥａｓｔＣｈｉｎａＪｉａｏｔｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｃｈａｎｇ３３００１３，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｏｅｖａｌｕａｔｅｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇｒｏｃｋｓｔｒａｉｎ－ｓｏｆｔｅｎｉｎｇｐｈｅｎｏｍｅｎａａｃｃｕｒａｔｅｌｙ，ａｓｅｒｉｅｓｏｆｒｏｃｋｕｎｉａｘｉａｌｎｕｍｅｒｉｃａｌｌｏａｄｉｎｇｅｘｐｅｒｉ－ｍｅｎｔｓｗｅｒｅｐｒｅｃｅｄｅｄ，ａｎｄｔｈｅｓｔｒｅｓｓ－ｓｔ

4、ｒａｉｎｎｕｍｅｒｉｃａｌｒｅｓｕｌｔｓｏｆｍｏｈｒ－ｃｏｕｌｏｍｂｅｌａｓｔｏｐｌａｓｔｉｃａｎｄｓｔｒａｉｎ－ｓｏｆｔｅｎｉｎｇｍｏｄｅｌｓｗｅｒｅａｎａ－ｌｙｚｅｄ．Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｓｔｒａｉｎ－ｓｏｆｔｅｎｉｎｇａｎｄＭｏｈｒ－Ｃｏｕｌｏｍｂｍｏｄｅｌｓ，ｔｈｅｄｅｅｐｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄＸｉａｏｇｕａｎｚｈｕａｎｇｔｕｎｎｅｌｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇｒｏｃｋｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ，ｐｌａｓｔｉｃｚｏｎｅ，ｓａｆｅｔｙｆａｃｔｏｒａｎｄｒｏｃｋｓｔａｂｉｌｉｔｙｗｅｒｅｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ．ＢａｓｅｄｏｎｔｈｅＦＬＡＣ３Ｄｉｎ－ｌｉｎｅｆｉｓｈｌａｎｇ

5、ｕａｇｅ，ｔｈｅｓａｆｅｔｙｆａｃｔｏｒｐｒｏｇｒａｍｗａｓｃｏｍｐｉｌｅｄ．Ｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｉｎｄｉｃａｔｅｄｔｈａｔ，ｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈＭｏｈｒ－Ｃｏｕｌｏｍｂｅｌａｓｔｏｐｌａｓｔｉｃｍｏｄｅｌ，ｓｔｒａｉｎ－ｓｏｆｔｅｎｉｎｇｍｏｄｅｌｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇｒｏｃｋｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｗｅｒｅｌａｒｇｅｒ，ａｎｄｐｌａｓｔｉｃｚｏｎｅｓｅｘｔｅｎｄｅｄｄｅｅｐｅｒ．Ｉｎｓｔｒａｉｎ－ｓｏｆｔｅｎｉｎｇｍｏｄｅｌ，ｔｈｅｕｎｓｔａｂｌｅｒｅｇｉｏｎｗａｓｌａｒｇｅｒ，ｗｈｉｃｈｉｎｄｉｃａｔｅｄｅｘｃａｖａｔｉｏｎｗｏｕｌｄｃａｕ

6、ｓｅａｌａｒｇｅｒｒａｎｇｅｏｆｄｉｓｔｕｒｂｅｄａｒｅａ．Ｓｔｒａｉｎ－ｓｏｆｔｅｎｉｎｇｍｏｄｅｌｎｕｍｅｒｉｃａｌｒｅｓｕｌｔｓｗｅｒｅｃｌｏｓｅｒｔｏｔｈｅａｃｔｕａｌｒｅｓｕｌｔｓ．Ｓｔｒａｉｎ－ｓｏｆｔｅｎｉｎｇｍｏｄｅｌｃａｎｒｅｆｌｅｃｔｄｅｅｐｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｓｔｒｅｓｓｓｔｒａｉｎｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｖｅｒｙｗｅｌｌ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｄｅｅｐｔｕｎｎｅｌ；ｎｕｍｅｒｉｃａｌａｎａｌｙｓｉｓ；Ｍｏｈｒ－Ｃｏｕｌｏｍｂｍｏｄｅｌｓ；ｓａｆｅｔｙｆａｃｔｏｒ随着我国地下工程的迅速发展，越来越多的地映出由围岩参数的变化引起的深埋工程围岩的

7、软化［９－１１］下工程安全问题频繁出现并有待解决，深埋工程岩效应。石力学问题是其中亟需深入研究的一个方向。深埋针对这一问题，本文采用ＦＬＡＣ３Ｄ自带的应变工程大多处于高地应力条件下，隧道开挖过程中出软化模型与摩尔库伦模型进行对比研究，分析围岩现围岩应力重分布，巷道周围出现应力集中现象，引在２种不同本构下的力学响应与位移状态的不同，起较大的围岩变形，这种变形往往是非线性的，达到对不同本构下围岩的稳定性进行了评价，研究结果一定程度后，会引起围岩破坏。对工程实践有一定的指导意义。研究表明，深埋工程开挖过程中，由于岩石内部１应变软化模型微裂纹的不断扩展，在非