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在水电开发、矿山回采等工程中,会形成不同规模的地下洞室群,洞室群稳定性是地下工程研究的难点和热点,选题具有较大的理论意义和重要的工程价值。以铜陵有色集团公司某铜矿回采稳定性作为工程背景,依托湖南省自然基金重点项目(13JJ2033)和株洲联合基金(2018JJ4007),基于弹塑性力学原理,研究了洞室群稳定性评判的方法,综合利用破坏接近度参数、强度折减法和加卸载响应比理论,通过FLAC3D数值模拟研究了施工过程中洞室群稳定。主要研究内容如下:(1)利用FLAC3D软件模拟了洞室群开挖过程中应力场的分布情况,并根据岩体的、、Lode应力参数()分布特征描述了应力场。引入破坏接近度指标,对洞室群开挖过程中岩体安全状态进行分析,研究表明破坏接近度不但给出了塑性区的范围,且给出了塑性区以外岩体的损伤程度,表达了洞室群的危险性。(2)针对洞室群内施工开挖方式和洞室间开挖顺序两方面内容展开分析,对比各种开挖方法对围岩的应力场、位移场、破损区的影响,得出以下结论:(1)分层开挖较全断面开挖,最大主应力,位移,塑性区单元体积有所减小。(2)对比分析两种施工开挖顺序,研究表明两种开挖顺序对洞室群稳定影响较小。(3)基于强度折减法原理,对洞室群提出了整体安全系数诱导和局部安全裕度诱导的方法,并将强度折减法分别与Hoek-Brown准则和Mohr-Coulomb准则相结合,分析了洞室群稳定,得出以下结论:应用Mohr-Coulomb准则强度折减法,将各洞室间岩体的等效塑性应变相互贯通作为洞室群失稳判据,并求得安全系数为1.53,通过人为引入一个条件即对洞室群施加荷载诱导,分析了洞室群的局部安全裕度,研究表明洞室群顶板中线附近引起安全裕度变化的灵敏度最高。应用Hoek-Brown准则强度折减法,分析了洞室群不同开挖阶段围岩的应力、位移和塑性区分布情况,并得到该洞室群的安全系数为1.65。二者求得整体安全系数的差别为8%。(4)在洞室群内布置监测点,通过动力荷载作用,寻求洞室群产生变形的一般规律,引入加卸载响应比(LURR)理论,建立了洞室群加卸载响应比模型,得出了洞室群的加卸载响应特征。通过以位移、速度和加速度为响应参数,应用本文提出的加卸载响应比模型进行计算,发现加卸载响应比时序曲线表征了洞室群失稳的非线性特征,表明采用以位移、速度和加速度为响应参数的加卸载响应比模型对洞室群稳定预测是一种可行的方法。综上所述,本文通过采用不同数值计算方法,研究了洞室群稳定。洞室群稳定的评价应结合工程实际情况来选择,在未有洞室的情况下,首先选择洞室群稳定一般分析方法,以冬瓜山矿区采场回采为例,通过应力场、位移场、塑性区、破坏接近度等参量定性分析洞室群稳定,随后实施强度折减法,定量评价洞室群稳定。在已有洞室的情况下,选择加卸载响应比理论分析,通过对已有洞室围岩的监测,预测洞室群稳定。