深部巷道开挖能量耗散：数值模拟与应力影响

"深部圆巷开挖围岩能量耗散特征数值模拟分析 (2009年) - 山东大学学报(工学版)" 本文深入探讨了深部高应力巷道开挖过程中的岩体能量耗散特性，这是当前国内外采矿工程领域亟待解决的关键问题之一。通过运用UDEC（Uniaxial Deformation and Continuum）计算程序，作者崔兰和王树仁对深部圆巷道在不同开挖半径、应力水平以及应力不均匀性条件下的围岩行为进行了数值模拟分析。 研究发现，随着应力水平从低到高以及应力不均匀性的增加，围岩内的能量耗散值和能量耗散率呈现出显著的凹形特征曲线增长趋势。这表明在高应力环境下，岩石内部的能量消耗加剧，可能导致岩爆等灾变现象的发生。同时，开挖半径的增大虽然导致能量耗散值的急剧增加，但能量耗散率的变化相对较小，这意味着开挖规模对能量释放的影响可能不如应力状态那么显著。 随着应力水平不均匀性的加剧，主应力差值在巷道围岩内部形成封闭包核区，并且这种区域会从围岩表面向深处移动。这一发现揭示了应力分布不均匀对围岩稳定性的重要影响，可能导致局部应力集中和岩体破坏。特别地，当水平应力超过垂直应力时，巷道顶板的主应力差值封闭包核区的范围和强度都比两帮更为突出，这预示着顶板可能成为岩爆的高风险区域。 此外，关键词“深部开采”、“圆形巷道”、“数值模拟”、“能量耗散”和“主应力差值”反映了研究的核心内容，即通过数值方法研究深部圆形巷道开挖对围岩动力学行为的影响，特别是能量耗散与主应力差值变化的关系，为深部采矿工程的安全设计和灾害预防提供了理论依据。 这篇论文发表在2009年8月的《山东大学学报(工学版)》第39卷第4期上，属于工程技术类学术论文，具有重要的实践指导意义，对于理解和解决深部采矿工程中的岩爆问题具有深远的科学价值。