地下工程破裂岩体位移规律数值分析

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1、第22卷第8期岩石力学与工程学报22(8)：1281～12862003年8月ChineseJournalofRockMechanicsandEngineeringAug.，2003地下工程破裂岩体位移规律数值分析1，21靖洪文许国安12(中国矿业大学建筑工程学院徐州221008)(同济大学土木工程系上海200092)摘要结合地下工程破裂岩体特点，采用“非连续变形分析(DDA)”计算程序，首次定量研究了非连续围岩体位移影响因素的变化规律，根据计算结果提出了地下工程支护“关键部位”的概念及其稳定性判据，指出非水平煤岩层地

2、下工程围岩上帮及底板，尤其是上帮为支护的“关键部位”。关键词地下工程，深部地下建筑，非连续，破裂岩体，位移分类号TD350.1文献标识码A文章编号1000-6915(2003)08-1281-06NUMERICALANALYSISONDISPLACEMENTLAWOFUNDERGROUNDBROKENROCKMASS1，21JingHongwen，XuGuo′an1(CollegeofArchitectureandCivilEngineering，ChinaUniversityofMiningandTechnolog

3、y，Xuzhou221008China)2(DepartmentofCivilEngineering，TongjiUniversity，Shanghai200092China)AbstractOnthebasisofthecharacteristicsofsurroundingbrokenrockmassofundergroundconstructions，byusingtheprogramof‘discontinuousdeformationanalysis(DDA)’，thechanginglawofinflue

4、ntialfactorsondisplacementofdiscontinuousbrokenrockmassisstudiedquantitativelyforthefirsttime.Accordingtotheresultsofcomputing，theconceptof‘keypart’ofundergroundconstructionsanditsstabilitycriterionarebroughtforward.Itispointedoutandithasbeenadvancedthatintilte

5、dcoalandrockseams，the‘keyparts’ofundergroundconstructionsarethefloorandespeciallytheuppersideofsurroundingrocks.Keywordsundergroundengineering，deepundergroundconstruction，discontinuity，brokenrockmass，displacement采用连续介质力学来研究，则存在着许多与实际工1引言程严重不符的情况，其结果亦带有相当大的局限性。长

6、期以来，许多学者对地下工程围岩位移机理本文采用“非连续变形分析(DDA)”计算程及影响因素变化规律做了大量的研究工作，并通过[4～8]序，定量研究了非连续体位移影响因素(地应现场实测及借助连续体力学计算取得了一些重要成力、围岩块体及破裂面力学性质、支护阻力等)的变[1～3]果，但由于地下工程岩体有节理、裂隙、断层化规律，根据计算结果提出了地下工程支护“关键等弱面存在，是一种非连续体。它的变形主要是由部位”的概念及其稳定性判据，指出非水平煤岩层岩体中方向各异的众多裂隙结构面发生开裂、滑地下工程围岩上帮及底板，尤其是上帮

7、是支护的“关移等引起的，具有非线性、非连续变形特征，所以键部位”。2001年11月20日收到初稿，2002年1月8日收到修改稿。作者靖洪文简介：男，38岁，2001年6月于中国矿业大学建筑工程学院岩土工程专业获博士学位，现任教授、博士后，主要从事地下工程支护理论及技术方面的研究与教学工作。•1282•岩石力学与工程学报2003年(DDA)”计算程序进行计算分析。设定单一岩块通2非连续体数值模拟条件体为常应力、常应变状态，地下工程周边位移包括块体本身弹性位移和块体沿破裂面错动、张开、转2.1模拟对象及边界条件动、滑移等

8、所引起的位移。通过对基本模型试算，模拟对象以千米深部地下工程开滦矿务局赵各确定其计算时步为600步，时间步长设定为0.005。庄煤矿4，10，11，12，13五个水平运输大巷为例，该大巷围岩为砂岩和粉砂岩，地下工程开挖后出现[9]3非连续体位移影响因素分析破裂岩体，岩石块体在自然状态下单轴抗压强度并不低，但破裂岩体强度较小。非连续体数值模拟(以