岩土力学 ›› 2026, Vol. 47 ›› Issue (1): 281-295.doi: 10.16285/j.rsm.2025.0065CSTR: 32223.14.j.rsm.2025.0065
邱士利1,张世瑞1, 2,江权1,黄青富3,张合作4,向天兵3
QIU Shi-li1, ZHANG Shi-rui1, 2, JIANG Quan1, HUANG Qing-fu3, ZHANG He-zuo4, XIANG Tian-bing3
摘要: 为了研究深部矿柱破坏机制与锚杆加固效应,在有限-离散元方法(finitediscrete element method,简称FDEM)的基础上提出了一种可破Voronoi块体模型(Voronoi breakable block model,简称VBBM)用来表征矿柱岩体。通过开展实验室尺度和现场尺度矿柱单轴压缩试验,探讨模型参数标定方法以及验证模型有效性,结合全长黏结锚杆模型,探讨矿柱渐进损伤机制与锚杆支护效应。研究结果表明:提出的参数标定方法能有效利用实验室数据获得不同尺度岩柱模型参数设置,基于合理的参数设置并开展模拟研究发现,该模型能有效捕捉从柱角初始剥落到矿柱浅表层剥落和深层共轭剪切破坏的宏观破坏机制,矿柱宽高比(W/H)是其应变软化行为到伪延性行为转变以及核心区域变形差异性的根本因素。全长黏结式锚杆产生的被动围压只有在矿柱产生足够的体胀时才会激活,锚杆产生的约束显著影响矿柱峰后变形行为。矿柱变形由浅表层到核心区存在梯度特征,裂纹张开度和动能释放率与锚杆支护压力呈负相关,且存在较强的幂指数关系,说明支护压力存在一个过渡区间,锚杆密度存在最优值。研究成果为深部岩体渐进破裂机制提供了一个有力的分析工具,为深部采矿灾害风险评估和支护可靠性评价提供理论支撑。
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