论文部分内容阅读
由于深部岩体的脆-延转换特性，巷道围岩极易产生大变形，甚至失稳坍塌。探索合理的深部巷道形状和有效支护方式具有重要的工程意义。本文利用有限元技术主要从以下三个方面对深部巷道围岩的稳定性进行了数值研究。首先，为寻求深部巷道合理的断面形状，对深部不同形状巷道围岩的位移场和应力场进行了数值模拟。通过对不同底角半径和不同矢高比巷道围岩位移场和应力场的计算结果比较发现，在底角处，适当增大底角过渡半径可以显著减小应力集中程度；在拱顶处，三心拱巷道的矢高比在1.5～4范围时拱顶变形较小。其次，为探讨锚杆支护对深部围岩稳定性的影响，通过大量有限元模型分析了锚杆预应力和锚杆数目对深部围岩位移场和应力场的影响。数值模拟结果发现，拱顶和底角处的预应力锚杆对深部围岩的位移和应力场具有明显的影响。在一定范围内，巷道的变形和应力集中程度会随着锚杆预应力的提高和锚杆数目的增加而减小。第三，为探讨开挖过程和衬砌支护对深部巷道稳定性的影响，分别建立了各向同性和各向异性深部岩体中巷道连续开挖的数值模型，分析了衬砌支护对开挖过程中深部巷道围岩位移场和应力场的影响。结果表明，随着巷道开挖的进行，围岩的应力及变形逐渐增大，但增大趋势逐渐缓和，最后趋于稳定。衬砌支护可以有效地减小围岩的变形量和应力集中程度。