COMSOL模拟下软岩巷道流固耦合稳定性研究及其应用

巷道围岩稳定性是地下工程中的关键问题，特别是在软岩层中，如泥岩，由于其天然孔隙结构和地下水的影响，容易发生力学行为的复杂变化。本文由张柬和浦海两位作者在中国矿业大学深部岩土力学与地下工程国家重点实验室及力建学院联合发表的首发论文，利用多物理场数值模拟软件COMSOL Multiphysics进行深入研究。 他们针对巷道开挖时遇到的岩性较弱且受孔隙水压影响的情况，构建了一种弹塑性多孔介质应力渗流耦合模型。这一模型旨在模拟实际工程场景，通过数值计算来探索在不同孔隙水压下巷道围岩的力学响应，特别是关注应力分布的变化和塑性区的发展规律。 研究发现，当软岩如泥岩受到渗流场与应力场的共同作用，其力学性质会发生显著改变。随着孔隙水压的增大，围岩的有效应力会相应减少，导致岩石强度下降，破坏区域扩大，进而可能使得普通的锚杆失效。这对于理解和预测巷道施工过程中可能出现的岩体稳定性问题具有重要意义，为巷道支护设计提供了科学依据，有助于提升煤矿生产过程中的安全性。 论文的关键词揭示了研究的核心内容，包括流固耦合、巷道围岩以及数值模拟。中图分类号TD163表明了这篇论文属于地下工程和技术方法的范畴，对相关领域的研究人员和实践者来说，这是一项实用且有价值的研究成果，有助于推动地下工程领域的技术进步和安全措施的优化。