软弱破碎巷道围岩深浅承载结构的关键分析与数值模拟

本文主要探讨了软弱破碎巷道围岩的深浅承载结构力学分析以及数值模拟。巷道围岩的稳定性与围岩承载区的关系至关重要，它直接影响到巷道的稳定性。作者针对此类特殊的工程地质条件，结合理论分析与数值模拟，构建了一个详细的模型来研究这个问题。 首先，他们考虑了巷道开挖后岩体强度、应力分布和变形行为，构建了一个理论计算模型，通过解析方法获得了围岩应力场、位移场以及塑性破坏区域的精确解。这些结果对于理解巷道内部的应力状态和潜在风险至关重要。 接着，他们进一步将巷道围岩的承载结构划分为“浅支撑层”和“深支撑层”，区分了这两个层次的力学特性。深支撑层内存在一个高应力区域，对巷道的承载能力和稳定性起着决定性作用，因此被称为“关键支撑层”。在这个层面上，作者分析了岩体峰后强度软化、剪胀扩容效应、原岩应力和支护阻力等因素如何影响深浅支撑层的结构演变和巷道的整体变形。 通过具体的算例分析，研究发现围岩的残余强度与支护作用对深浅支撑层的结构特征有显著影响：残余强度越高，支撑结构在空间上的区别越明显。剪胀扩容效应主要发生在深支撑层的软化区域，但其最终会导致浅支撑层也受到影响并发生变形。此外，原岩应力的增加会扩展巷道围岩深浅支撑层的厚度。 最后，作者利用FLAC3D程序进行了数值模拟，对深浅支撑层结构的演化和巷道变形进行了深入细致的模拟研究，验证了理论分析的结果，并提供了更为直观的动态过程描绘。这项研究为软弱破碎巷道围岩的合理支护设计和工程实践提供了科学依据，对于确保巷道施工的安全性和稳定性具有重要的实际意义。