巷道围岩卸荷应力波传播及垮塌过程模拟

王学滨^1,2，马冰²，潘一山³，郭翔²

1. 辽宁工程技术大学计算力学研究所2. 辽宁工程技术大学力学与工程学院3. 辽宁大学

摘 要：采用提出的连续-非连续介质方法,对逐步卸荷条件下圆形巷道围岩中应力波传播、压缩位移控制加载条件下圆形及矩形巷道围岩的变形-开裂-垮塌过程进行了模拟.通过将逐步卸荷条件下圆形巷道围岩的径向及环向应力的数值解和解析解进行对比,验证了本文方法连续介质部分的正确性;研究了卸荷时间及局部自适应阻尼系数对卸荷过程的影响;给出了巷道围岩中应力波传播过程及其变形-开裂-垮塌过程.计算结果表明,卸荷过程越短,围岩的动力响应越明显,围岩达到平衡状态越慢;局部自适应阻尼系数越大,围岩能量消耗越快,越有利于围岩的快速平衡,但越不利于应力波在围岩中传播;当加载的位移达到一定值时,围岩开裂,一些单元从巷道表面脱离,顶板冒落,底板底鼓,随后,许多单元被挤入或落入巷道内,最终导致围岩垮塌.

关键词：连续-非连续介质方法;巷道围岩;逐步卸荷;应力波;压缩位移控制加载;裂纹;