水平应力模拟对巷道稳定性影响及侧压系数分析

"数值模拟水平应力对巷道稳定性的影响" 在矿井工程中，巷道的稳定性至关重要，因为不稳定的巷道不仅可能导致生产中断，还可能引发严重的安全事故。水平构造应力作为地壳内部的一种自然压力，它对巷道周围的围岩产生显著影响，包括位移、应力分布以及围岩的应变状态。为了深入理解这一现象，科研人员采用了一种结合ANSYS建模和FLAC 3D软件的数值模拟方法。 ANSYS是一款强大的有限元分析软件，能够精确模拟复杂的力学问题，如应力应变分析。在这个研究中，研究人员首先利用ANSYS构建巷道及其周围地质环境的三维模型，然后将该模型导入到FLAC 3D中，FLAC 3D是一款专门用于土木工程领域非线性动力学分析的软件，特别适用于地下结构和地质灾害的数值模拟。 通过数值模拟，研究者可以模拟不同侧压作用下巷道的行为，侧压力系数（λ）被设定为1.0, 1.2, 1.6, 和2.0，以反映不同的地质条件和开采活动可能带来的压力变化。侧压力系数是描述巷道壁面与围岩之间相互作用的关键参数，其值越大，表明巷道承受的压力越大，可能的变形也就更为显著。 拟合出的侧压力系数与巷道变形的关系曲线揭示了巷道在不同压力下的响应模式。这有助于分析巷道的变形趋势，例如，当λ值增加时，巷道可能会出现更大的位移，可能导致巷道结构的破坏或失稳。此外，通过对这些数据的分析，还可以确定巷道周围塑性区的分布规律，塑性区是围岩因应力超过其强度而发生永久变形的区域，它的大小和位置直接影响巷道的长期稳定性。 了解这些变化规律对于矿井的合理设计和安全运营具有重要意义。例如，根据模拟结果，工程师可以预测在特定水平应力下巷道的变形程度，从而选择合适的支护方式和支护材料，确保巷道的稳定性。同时，也可以为巷道的维护策略提供指导，如及时加固或调整巷道结构，以预防可能的事故。 数值模拟技术在研究水平应力对巷道稳定性的影响方面发挥了关键作用，通过这种方式，我们可以更准确地评估和预测巷道在复杂地质环境中的行为，为矿井的安全开拓和可持续运营提供科学依据。