FLAC-3D模拟富水巷道流固耦合效应：稳定性分析与影响因素

该研究论文探讨了在富水岩层中进行拱形巷道开挖时，利用FLAC-3D软件进行流固耦合效应的数值模拟方法。FLAC-3D是一款强大的岩土工程数值分析工具，其等效连续介质渗流模型结合FISH语言，被用来模拟巷道开挖后地下水流动与岩石力学响应的相互作用。论文的核心关注点在于理解渗流场的分布特性，尤其是流动矢量在不同区域的分布，以及这如何影响巷道周围岩体的稳定性。 在流固耦合分析中，研究者特别关注了开挖步长对孔隙水压力和竖向位移的影响。结果显示，当采用流固耦合模式，巷道周围的岩体形成类似于降水漏斗的结构，这种结构在拱脚附近尤为明显，流动矢量密集且数值较大。然而，随着开挖步长的增加，巷道顶部的孔隙水压力和竖向位移呈现出减少的趋势。 相较于非流固耦合的情况，流固耦合模式下，围岩的塑性区范围扩大，剪切带尺寸增加，这反映了地下水活动对岩体塑性变形的影响显著。此外，竖向总应力在流固耦合下也相对提升了10%，这意味着考虑到水的作用，巷道的稳定性和承载能力可能受到更为复杂的影响。 研究的创新之处在于将FLAC-3D技术应用于富水巷道的开挖稳定性分析，为工程实践提供了定量的预测手段，对于理解和控制此类地质环境下的工程安全具有重要意义。此外，这项工作也为后续在类似地质条件下进行巷道设计和施工提供了有价值的参考依据。