地下硐室结构裂纹形成原因分析

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1、金诚信矿业管理有限公司（论文）金属矿山地下圆形硐室拉张破裂数值模拟段锡健，杨惠雯（金诚信矿业管理有限公司，北京市海淀区长春桥路5号新起点嘉园12号楼15-16层100089）摘要：地下硐室不仅受地应力，还受地震动荷载的作用，原本平衡稳定的地下结构，在地震作用下就可能失稳和破坏。可见地应力与地震对地下硐室的稳定都起到很重要的作用。为了分析地下硐室结构裂纹形成的原因，揭示硐室拉张破裂的破坏规律。通过采用可模拟拉张破裂的有限元软件，给出拉张破裂的判据，针对不同半径的圆形硐室模型结果，进行分析比较，总结破坏规律。模拟结果显示，拉应力集中在硐室顶底部，在拉应力最大点首先开裂，开裂后应力重新分

2、布形成新的应力集中，单元破裂后，抵抗变形和破坏的能力下降，加速裂纹的产生；对于半径尺寸不同的圆形硐室，随着半径的增大，裂纹分布发生变化，由圆形硐室周围，向轴线方向转移。数值模拟与实际工程分析较接近，对于确定合理的开挖程序具有一定的参考价值。关键词：硐室；数值模拟；拉张破裂Erzmetallmountainofthecircularroomfor  thebrokennumericalsimulationDuanXijian1  YangHuiwen1（JCHXMININGMANAGEMENTCO.,LTD.,Floor15,Building12,Xinqidianjiayuan,N

3、o.5,ChangchunqiaoRoad,HaidianDistrict,BeijingPostCode:100089）ABSTRACT：Theundergroundchamberisnotonlysubjecttostress,butalsoaffectedbytheroleofseismicload,Originalbalanceandstabilityofundergroundstructures，Underingearthquakeiswillbeinstabilityandpossiblebedamaged.Itshowsthatstressandseismicstab

4、ilityofundergroundchambershaveplayedanimportantrole.Inordertoanalyzethereasonofthestructuralcrackoftheundergroundchamberandrevealthefailurelawofthetensionalfractureofthechamber.Itadoptedthesoftwareoffiniteelementtosimulaterocktensionfracture,givethebreakdownofextensionalcriterion.Byanalyzeandc

5、ompare,Summarizingthefailurelaw.Simulationresultsshowthatthetensilestressconcentratedonbothtopandbottomsideofthechamber,thecrackfirstlyhappenedinthemaximumstressnode,thennewconcentreatedstressformedaftertheredistributionstress.Theabilityofresistdeformationanddamageweredescendedafterelementbrea

6、kdown,acceleratedcracks;Astheradiusincreases,CrackDistributionwillchange,ittransfersfromcircularchamberaroundtoaxialdirection.NumericalSimulationsareclosetopracticalengineering,soitwillhavecertainreferencevaluetoconfirmthereasonableexcavationsequence.9金诚信矿业管理有限公司（论文）Keywords:chamber；numericals

7、imulation；tensionfracture0前言地下硐室(undergroundcavity)是指人工开挖或天然存在于岩土体中作为各种用途的构筑物，指在岩体或土体中开挖后形成的满足一定生产、生活、防护、储存的建筑空间。一般认为硐室断面的大小与其稳定性呈线性关系。衡量金属矿山硐室稳定性的主要因素有地层岩性、地质构造、地下水、顶板状况、危岩状态、硐底状态及堆积物特征、硐室形态等。如块状或厚层碳酸盐岩，岩体完整、岩层平缓、无软弱夹层，岩层走向与硐轴线斜交，几乎无构造