深部硬岩开采：弹性模量对稳定性影响显著的有限元分析

"该文章是2003年发表于《中南工业大学学报(自然科学版)》第34卷第6期的一篇自然科学论文，主要研究了岩体力学参数对围岩稳定性的影响。作者通过弹塑性力学本构模型和正交实验方法，对弹性模量E、泊松比μ、粘结力C、密度ρ和内摩擦角φ等参数进行了数值模拟分析。研究发现弹性模量E对采场稳定性的影响最大，其次是泊松比μ，而内摩擦角φ和密度ρ的影响较小。" 这篇论文深入探讨了岩体力学参数在深部硬岩开采中的作用，特别是在评估围岩稳定性方面的重要性。首先，作者基于前期实验研究结果建立了一个弹塑性力学本构模型，这是理解岩石在受力状态下的行为和预测其可能的破坏模式的基础。在模型中，弹性模量E代表岩石的刚度，泊松比μ反映了岩石在受压时横向变形的程度，粘结力C和内摩擦角φ则涉及到岩石内部颗粒间的结合强度和摩擦特性，而密度ρ则影响岩石的整体质量。 接下来，论文采用了正交实验设计，这是一种有效的多因素分析方法，可以有效地减少实验次数并全面考虑各个因素之间的交互效应。通过对有限元模拟计算的结果进行正交统计分析，作者能够量化这些参数对围岩稳定性的相对影响。结果显示，弹性模量E的变化对采场稳定性影响最为显著，当E增大时，岩体位移减小，意味着稳定性增强。泊松比μ次之，它的变化同样影响着岩体的位移。然而，内摩擦角φ和密度ρ的变化对稳定性的影响相对较弱。 此外，论文还指出，深部硬岩开采中，由于地质条件、工程环境和开采过程的影响，岩体的物理力学性质会发生变化。例如，随着深度增加，矿岩的物质密度和弹性模量可能会增加，这些变化会直接影响到围岩的应力-应变关系和稳定性。因此，理解和研究这些参数的变化规律对于地下工程的设计和施工具有重要意义。 这篇论文通过科学的分析方法揭示了岩体力学参数与围岩稳定性之间的关系，为深部硬岩开采的安全性和效率提供了理论支持。这对于地下工程的规划、施工监控以及岩体稳定性评价具有重要的实践指导价值。