竖井开挖过程的FLAC^3D数值模拟

姚亚辉¹，张玉洁²，万龙³，于许兵^4,5

1. 中国矿业大学资源与地球科学学院2. 浙江省第七地质大队3. 杭州市地质环境监测站4. 四川煤田地质局5. 成都兴蜀勘察基础工程公司

摘 要：针对山西某矿竖井开挖过程中的变形和破坏问题,以该矿竖井检查孔资料为地质背景,以地下300~400 m地层为研究对象,基于有限差分软件FLAC3D对竖井开挖过程进行了三维数值分析,分别计算出未开挖前和每步开挖3 m后的应力和位移状态,进行井筒侧壁和底部变形规律的研究。数值计算结果表明:该竖井在开挖过程中底鼓的竖直位移最大值出现在开挖深度约为60 m处的低强度砂质泥岩,竖直位移最大值为12.99 mm;竖井开挖过程中侧壁变形在泥岩段明显大于砂岩段,侧壁变形的最大位移出现在开挖深度24 m的泥岩处,水平位移最大值为2.48mm。在泥岩和砂岩接触部位易出现应力集中,建议在泥岩和砂岩分界处和泥岩段的井壁提高永久支护的强度。研究结果对该矿竖井的开挖具有较重要的参考价值。

关键词：竖井开挖;三维数值模拟;应力;井筒变形;