圆形巷道孔隙压力影响下的应变局部化数值分析

"孔隙压力条件下圆形巷道围岩的应变局部化数值模拟" 本文主要探讨了在不同孔隙压力和围压环境下，圆形巷道周围岩石的应变局部化现象，并通过FLAC（Fast Lagrangian Analysis of Continua）软件进行了数值模拟。FLAC是一种广泛用于地质力学分析的离散元方法，适用于模拟岩土体的动态和静态响应。 在研究中，作者王学滨、王玮和潘一山采用了一种名为"先加载、后挖洞"的方法，即首先对模型施加预应力（围压），然后模拟开挖过程，这种做法更接近实际矿山工程的实际情况。他们发现，当围压逐渐增大时，孔隙压力较低或为零的情况下，围岩会出现V形坑或类似"平底锅"的形状。这种情况与深部无瓦斯或低瓦斯矿井中常见的岩爆现象相吻合。岩爆是由于岩石内部应力释放导致的突然破裂，通常表现为V形或锅状裂缝。 另一方面，当围压持续增加，且孔隙压力较高的情况下，模拟结果显示围岩内部出现多条平行裂纹和不规则的狭长薄片，破坏区的形状类似于梨形。这一现象与高瓦斯矿井中煤和瓦斯突出后的特征相似。煤和瓦斯突出是由于压力不平衡导致煤体和瓦斯同时快速释放，形成的大孔洞往往具有口小腔大的特点。 关键词涵盖了孔隙压力、圆形巷道、应变局部化、围压、剪切带和V形坑，这些是该研究的核心概念。孔隙压力是指岩石内部流体（如水或瓦斯）的压力，对岩石的力学行为有显著影响。应变局部化是指在应力作用下，岩石的变形集中于狭窄区域，形成剪切带，这是岩石破坏的前兆。围压则是指来自周围岩体的压力，它对巷道稳定性至关重要。V形坑和剪切带是应变局部化的具体表现形式。 此研究的背景是煤炭科学，属于行业研究范畴，得到了国家自然科学基金和国家重点基础研究发展计划的支持，对于理解深部矿井的安全开采和岩体稳定性问题具有重要意义。通过这样的数值模拟，可以预测和预防矿山工程中的潜在风险，提高矿井作业的安全性。