巷道围岩非均质性对其分区破裂化的影响

王学滨^1,2，白雪元²，马冰²，张智慧²，吕进国^2,3

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. 辽宁工程技术大学矿山安全技术装备研究院

摘 要：通过在FLAC^3D应变软化模型中引入Weibull分布函数,得到了非均质应变软化模型.分析了Weibull分布函数中的形状参数对逐步开挖马蹄形巷道围岩不同平面及测线上剪切应变增量分布特征的影响.研究发现,在均质性较差的围岩中开挖巷道时,围岩的破坏较严重,分区破裂化较复杂,分区破裂化的范围较大.过巷道轴线平面上两簇剪切带的发展可以导致垂直于巷道轴线平面上复杂的分区破裂,第1簇向掌子面方向发展,其前端可能超越掌子面,第2簇背离掌子面发展.剪切应变增量高值区在围岩的环向及径向均有发展.当围岩的均质性较好时,可出现连通的圆环形剪切应变增量高值区.在过巷道轴线平面上,本文结果与已有的试验观察到的围岩中的倾斜裂缝或剪切带在定性上一致.在垂直于巷道轴线的不同平面上,将观察到不同的分区破裂化现象.

关键词：分区破裂化;三维模型;非均质性;马蹄形巷道;剪切应变;剪切带;掌子面;