›› 2010, Vol. 31 ›› Issue (6): 1937-1942.

• 数值分析 • 上一篇    下一篇

不同侧压系数条件下圆形巷道岩爆过程模拟

王学滨,潘一山   

  1. 辽宁工程技术大学 力学与工程科学系,辽宁 阜新 123000
  • 收稿日期:2009-02-14 出版日期:2010-06-10 发布日期:2010-06-25
  • 作者简介:王学滨,男,1975年生,博士,教授,主要从事非均质材料变形、破坏及稳定性研究。
  • 基金资助:

    国家自然科学基金重大项目及面上项目(No. 50490275,No. 50974069);国家重点基础研究发展计划项目(No. 2010CB226803)。

Numerical simulation of rockburst processes of a circular tunnel at different lateral pressure coefficients

WANG Xue-bin,PAN Yi-shan   

  1. Department of Mechanics and Engineering Sciences, Liaoning Technical University, Fuxin, Liaoning 123000, China
  • Received:2009-02-14 Online:2010-06-10 Published:2010-06-25

摘要:

利用FLAC模拟了水平及垂直方向围压不同(非静水压力)条件下的圆形巷道的岩爆过程。为了模拟巷道开挖,利用编写的FISH函数删除巷道内部的单元。岩石服从摩尔-库仑剪破坏与拉破坏复合的破坏准则,破坏之后呈现应变软化-理想塑性行为。模拟分为3步:首先,将两个方向压力施加在模型上,直到达到静力平衡状态;然后,利用FISH函数开挖巷道;最后,计算重新开始,直到达到静力平衡状态或者塑性流动状态。模拟结果表明,当水平与垂直方向压力差较小时(或侧压系数较小时),围岩中出现了“狗耳”形的V型坑,岩爆之后围岩能保持稳定。当侧压系数适中时,可以相继观察到V型坑和U型坑(或“平底锅”形坑),岩爆之后围岩仍然是稳定的;当侧压系数较大时,围岩中先产生V型坑,然后是U型坑,之后由于剪切带相互贯通,形成了“鱼鳞”形的破坏区域,它们位于巷道顶部之上和底部之下,这将造成围岩的失稳。然而,在巷道两侧未观察到破坏现象。

关键词: 圆形巷道;岩爆;剪切带;V型坑;U型坑;&ldquo, 鱼鳞&rdquo, 形破坏区;侧压系数

Abstract:

Rockburst processes of a tunnel at different lateral pressure coefficients are modeled by use of FLAC. To model excavation, a FISH function is written and used to delete the elements in the tunnel. For rock elements exhibiting linear strain-softening behavior beyond the occurrence of failure and then ideal plastic behavior, the failure criterion obeys composite Mohr-Coulomb criterion with tension cut-off. The present calculation is divided into three steps. Firstly, the pressures in the horizontal and vertical directions are applied to the plane strain model until a static equilibrium state is reached. Secondly, the tunnel is excavated using the written FISH function. Thirdly, the calculation renews to achieve a new equilibrium state or a plastic flow state. Results show that at lower lateral pressure coefficients, dog-ear or V-shaped notches are generated in the surrounding rock that is stable after rockbursts. At moderate lateral pressure coefficients, V-shaped and U-shaped (panlike) notches are observed one after the other and the surrounding rock is still stable after rockbursts. When the lateral pressure coefficients are higher, the V-shaped notches are firstly generated and then the U-shaped notches are formed; afterwards, shear bands intersect and scalelike failed zones are formed above the roof and below the floor, leading to the unstable failure of the surrounding rock. However, no failed zones are formed at the two sides of the tunnel.

Key words: circular tunnel, rockburst, shear band, V-shaped notch, U-shaped notch, scalelike failed zone, lateral pressure coefficient

中图分类号: 

  • TU 451
[1] 焦 峰,郭保华,翟明磊,. 砂土充填大理岩节理的剪切强度经验公式[J]. , 2018, 39(11): 4102-4108.
[2] 谢敬礼,马利科,高玉峰,曹胜飞,刘月妙. 北山花岗岩岩屑-膨润土混合材料导热性能研究[J]. , 2018, 39(8): 2823-2828.
[3] 牛 庚,孙德安,韦昌富,颜荣涛,. 基于孔径分布的全风化泥岩持水曲线推算[J]. , 2018, 39(4): 1337-1345.
[4] 黄晓红,孙国庆,张凯月,. 基于全相位多次互相关的Geiger声发射源定位方法[J]. , 2018, 39(4): 1362-1368.
[5] 巢志明,王环玲,徐卫亚,贾朝军,赵 恺,. 一种快速制备不同含水饱和度岩石试样的方法[J]. , 2018, 39(3): 1109-1114.
[6] 张敏思,杨 勇,梁海安,. 基于凹体凸化的全空间块体识别方法[J]. , 2017, 38(12): 3698-3706.
[7] 尹洪武,马洪岭,施锡林,杨春和,. 盐穴储气库泥岩夹层渗透性测试新方法[J]. , 2017, 38(8): 2241-2248.
[8] 李银平,孔庆聪,施锡林,李 硕,杨博进,杨春和,. 盐穴地下储库地表沉降的黏弹模型及应用[J]. , 2017, 38(7): 2049-2058.
[9] 江 权,崔 洁,冯夏庭,刘国锋,王百林,刘 挺,吕勇刚,. 玄武岩力学参数的随机性统计与概率分布估计[J]. , 2017, 38(3): 784-792.
[10] 谭 强,高明忠,谢 晶,李圣伟,邱治强, . 单孔增透率算法的提出及其工程应用[J]. , 2016, 37(12): 3553-3560.
[11] 高俊义,项彦勇. 稀疏不规则裂隙岩体模型三维水流-传热对温度和应力影响的试验研究[J]. , 2016, 37(11): 3145-3155.
[12] 刘日成,李 博,蒋宇静,蔚立元,. 等效水力隙宽和水力梯度对岩体裂隙网络非线性渗流特性的影响[J]. , 2016, 37(11): 3165-3174.
[13] 张 帆 ,王 亮 ,赵建建 ,吕 涛 ,. 花岗岩张拉和压剪裂隙渗透率演化研究[J]. , 2016, 37(10): 2803-2809.
[14] 赵 瑜,王超林,万 文,. 压剪作用下裂隙扩展过程渗流与应力耦合模型研究[J]. , 2016, 37(8): 2180-2186.
[15] 高 超 ,谢凌志 ,熊 伦 ,王永胜,. 基于特低渗砂岩覆压试验渗透率方向性特征分析[J]. , 2016, 37(4): 948-956.
Viewed
Full text


Abstract

Cited

  Shared   
  Discussed   
[1] 魏 丽,柴寿喜,蔡宏洲,王晓燕,李 敏,石 茜. 麦秸秆加筋材料抗拉性能的实验研究[J]. , 2010, 31(1): 128 -132 .
[2] 孙德安,陈 波. 重塑超固结上海软土力学特性及弹塑性模拟[J]. , 2010, 31(6): 1739 -1743 .
[3] 刘争宏,廖燕宏,张玉守. 罗安达砂物理力学性质初探[J]. , 2010, 31(S1): 121 -126 .
[4] 王登科,刘 建,尹光志,韦立德. 突出危险煤渗透性变化的影响因素探讨[J]. , 2010, 31(11): 3469 -3474 .
[5] 胡 琦,凌道盛,陈云敏. 基于Melan解的水平基床系数分析方法及工程运用[J]. , 2009, 30(1): 33 -39 .
[6] 张成平,张顶立,骆建军,王梦恕,吴介普. 地铁车站下穿既有线隧道施工中的远程监测系统[J]. , 2009, 30(6): 1861 -1866 .
[7] 张 渊,万志军,康建荣3,赵阳升. 温度、三轴应力条件下砂岩渗透率阶段特征分析[J]. , 2011, 32(3): 677 -683 .
[8] 侯 伟2,贾永刚1, 2,宋敬泰3,孟祥梅4,单红仙1, 2. 黄河三角洲粉质土海床临界起动切应力影响因素研究[J]. , 2011, 32(S1): 376 -0381 .
[9] 唐世斌,唐春安,李连崇,张永彬. 湿度扩散诱发的隧洞时效变形数值模拟研究[J]. , 2011, 32(S1): 697 -0703 .
[10] 黄 阜,杨小礼,赵炼恒,黄 戡. 基于Hoek-Brown破坏准则的浅埋条形锚板抗拔力上限分析[J]. , 2012, 33(1): 179 -184 .