深部巷道分区破裂模拟：加荷与卸荷模型对比分析

"基于加荷和卸荷模型的分区破裂化初步模拟及空间局部化机理" 本文主要探讨了深部巷道围岩分区破裂或碎裂化的数值模拟方法，通过运用两种三维力学模型——加荷模型和卸荷模型，来理解和分析这一现象。在模拟过程中，岩石材料的应变软化非均质性质被纳入考虑，这是因为在实际地质环境中，岩石的力学特性往往具有显著的空间差异。 加荷模型是模拟巷道开挖后，对模型施加位移控制加载的过程。在这种情况下，巷道一次性被开挖，然后逐步受到外力作用，导致应变分布的变化。而在卸荷模型中，模型首先达到静态平衡，随后巷道分步开挖，这种模型更接近实际情况，因为它反映了巷道开挖过程中，周围岩石从稳定状态到逐渐失去支撑的过程。 计算结果显示，无论在加荷模型还是卸荷模型中，垂直于巷道轴线的平面上，均出现了剪切应变增量的高值区和低值区交替出现的现象。这种现象揭示了岩石在应力作用下产生局部化的空间分布，即所谓的空间局部化。而卸荷模型的计算结果更接近实际观察，因为开挖过程中的卸荷效应更真实地反映了岩石应力状态的变化。 分区破裂化被认为是由于多个呈锥面分布的空间剪切带形成的结果。剪切带是岩石受力产生剪切变形的区域，这些区域的形成和演化对于巷道稳定性至关重要。剪切带的分布和特性直接影响着巷道围岩的破裂模式，以及可能引发的岩爆等灾害。 本文的研究对于理解深部巷道开挖过程中的力学响应，预测和防止巋道破坏具有重要意义。同时，它也为非均质岩石材料的力学行为提供了数值模拟方法，有助于优化巷道设计和施工策略，以提高矿井的安全性和经济效益。通过深入研究这些模型和机理，未来可能发展出更为精确的预测工具，以应对深部开采中的复杂地质问题。